FACULTAD DE CIENCIAS E INGENIERIA DEPARTAMENTO ...superestructura del puente el Kìway, para la cual se propuso un puente tipo viga-losa de concreto reforzado con dos vías de circulación

FACULTAD DE CIENCIAS E INGENIERIA

DEPARTAMENTO DE CONSTRUCCION

CARRERA: INGENIERIA CIVIL

PROPUESTA DE REDISEÑO ESTRUCTURAL DE LA SUPER

ESTRUCTURA DEL PUENTE EL KÍWAY

SEMINARIO DE GRADUACIÓN PARA OPTAR AL TÍTULO DE INGENIERO(A) EN: INGENIERÍA CIVIL

Autores:

Br. Fley Fley Néstor Gabriel

Br. Gutiérrez Mena Kenia del Socorro

Br. Polanco León Julio Jose

Tutor:

Msc. Ervin Cabrera Barahona

Asesor:

Msc. Karen Acevedo

Managua, Noviembre 2017

Rediseño Estructural de la Superestructura del Puente el Kíway

FLEY – GUTIERREZ - POLANCO i

DEDICATORIA

A Dios primeramente por darme las fuerzas, la salud y el entendimiento, necesario para

cursar este periodo tan importante en mi vida.

Dedico esta tesis a mis amigos quienes fueron un gran apoyo en todo este tiempo que

estuve en la universidad.

A mi madre Dina Fley, mis abuelos y tíos quienes fueron mi mayor apoyo en estos años de

duro trabajo para convertirme en profesional.

A Katherine Gutiérrez (mi novia) quien me apoyo y alentó en aquellos momentos donde las

circunstancias no estaban a mi favor y pensé en no seguir adelante.

A mis maestros, quienes me brindaron los conocimientos necesarios para poder ser un buen

profesional, a ellos que depositaron su granito de arena para convertirme en la persona que

soy.

A todos los que me apoyaron para realizar y terminar esta tesis.

Néstor Gabriel Fley Fley


FLEY – GUTIERREZ - POLANCO ii

A Dios y a mi madre Luisa Mena por haberme dado la vida que es el tesoro más preciado

que tengo, Gracias mama por tu cariño, comprensión y confianza que me dan día a día en

este proceso de formación académica, por la motivación constante que me ha permitido ser

una persona de bien, pero más que nada, por su amor.

A mis hermanos, por su apoyo incondicional ya que sin ellos no hubiera sido posible

culminar esta meta, por ser el ejemplo a seguir con sus valores y de ellos aprendí aciertos y

de momentos difíciles que me han convertido en la mujer valiente que soy.

A mi hijo Keywing Gutiérrez, por ser mi motivo de seguir adelante y mi fortaleza a quien le

dedico cada uno de mis logros ya que son para él.

A mi novio Darwing Duarte por su apoyo incondicional y no dejarme sola en esta etapa de

mi vida, por ayudarme en la culminación y elaboración de esta tesis y sobre todo por su

compresión y amor.

Al ing. Bayardo Altamirano y Ervin Cabrera, por su gran apoyo y motivación para la

culminación de nuestros estudios profesionales, por su apoyo ofrecido en este trabajo, por

haberme transmitidos los conocimientos obtenidos y haberme llevado pasó a paso en el

aprendizaje.

Kenia del Socorro Gutiérrez Mena


FLEY – GUTIERREZ - POLANCO iii

Dedico esta tesis a Dios por mantenerme siempre firme por el buen camino y con el

objetivo de cumplir mis metas.

A mis padres Julián Aguilar Polanco y Josefa León quienes me apoyaron todo el tiempo y

nunca dudaron de mí.

A mi hermano Francisco Polanco León que siempre me apoya, aunque no le guste

expresarlo sé que su apoyo de hermano ha sido mucho.

A mi novia quien me apoyo y alentó para continuar, cuando parecía que me iba a rendir.

A mis compañeros de grupo Kenia Gutiérrez y Néstor Fley, por nunca rendirse.

A mis maestros quienes nunca desistieron al enseñarme, aun sin importar que muchas veces

no ponía atención en clase, a ellos que continuaron depositando su esperanza en mí y

también por el Apoyo en las dificultades técnicas que se nos presentaron en el camino.

A todos los que me apoyaron para escribir y concluir esta tesis.

Para ellos es esta dedicatoria de tesis, pues es a ellos a quienes se las debo por su apoyo

incondicional.

Julio José Polanco León


FLEY – GUTIERREZ - POLANCO iv

AGRADECIMIENTOS

Agradecemos primeramente a Dios por brindarnos las fuerzas y entendimiento, para poder

culminar con éxito nuestros estudios universitarios.

Al profesor Bayardo Altamirano que nos apoyó incondicionalmente en la elaboración de

esta tesis, y fue un excelente guía en la elaboración de este trabajo.

A nuestros padres por tener fe en nosotros, por apoyarnos con mucho amor en estos cinco

años de mucho trabajo y esfuerzo.

A nuestros familiares por alentarnos a seguir adelante y aconsejándonos a nunca rendirnos

por muy difícil que se la situación en la que nos encontremos.

Agradecemos a todos nuestros amigos y compañeros de clase con los cuales hemos vivido

toda una etapa que no regresara, pero que quedara marcada en nuestros recuerdos.

Néstor Fley – Kenia Gutiérrez – Julio Polanco


FLEY – GUTIERREZ - POLANCO v

RESUMEN

El principal objetivo de este trabajo fue realizar una propuesta de rediseño para la

superestructura del puente el Kìway, para la cual se propuso un puente tipo viga-losa de

concreto reforzado con dos vías de circulación para aligerar la circulación de los vehículos.

En base a lo modelado en SAP podemos observar que los cálculos de diseño realizados

manualmente cumplen los requisitos, y se mantienen dentro del rango permitido en los

diferentes parámetros que establece la AASHTO, así se realizó en los datos dimensionales

del puente como en las propiedades de armado y cantidades optimas de Acero, esto lo

comprobamos en diseño de Resistencia Ultima, donde los Momento Resistente son mayor

que los Momentos Últimos.

Las dimensiones de los elementos estructurales de la superestructura del puente se

mostraron a través de los planos, manteniendo los cálculos como base para el diseño de los

planos, en estos se presentan los detalles de armado y el tipo de acero que necesitan estos

para alcanzar su resistencia óptima del puente.

En base a los planos se realizaron los cálculos de costos de obra, en esto se tomó en cuenta

los costos indirectos que conlleva la obra como lo son los costos de administración y mano

de obra alterna, una vez calculado los costos de las cantidades de obra los se obtiene que la

superestructura del puente tendría un costo de 3,784,319 córdobas.


FLEY – GUTIERREZ - POLANCO vi

MACRO Y MICRO LOCALIZACION


FLEY – GUTIERREZ - POLANCO vii

Contenido INDICE Pagina I. INTRODUCCIÓN ........................................................................................................................... 1

II. ANTECEDENTES ........................................................................................................................... 3

III. JUSTIFICACIÓN......................................................................................................................... 5

IV. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA .......................................................................................... 7

V. OBJETIVOS ................................................................................................................................... 8

5.1. Objetivo general .................................................................................................................. 8

5.2. Objetivo especifico .............................................................................................................. 8

VI. MARCO TEORICO CONCEPTUAL .............................................................................................. 9

6.1. Metodología Del Diseño Estructural Del Puente El Kíway .................................................. 9

6.1.1. Puentes ........................................................................................................................ 9

6.1.1. Criterios para el diseño estructural del Puente el Kiway. .......................................... 15

6.1.2. Método de diseño estructural del Puente el Kíway. ................................................. 26

6.2. Costos ................................................................................................................................ 42

6.2.1. Costos Directos .......................................................................................................... 42

6.2.2. Costos Indirectos ....................................................................................................... 43

6.2.3. Gasto Final ................................................................................................................. 43

VII. HIPOTESIS .............................................................................................................................. 44

VIII. MATERIALES Y METODOS ...................................................................................................... 45

8.1. Descripción del Ámbito de Estudio ................................................................................... 45

8.2. Tipo de Estudio .................................................................................................................. 46

8.3. Materiales y métodos ....................................................................................................... 47

8.3.1. Técnicas e instrumentos para recolectar información. ............................................. 47

8.3.2. Plan de Análisis del procesamiento de la información. ............................................ 48

IX. ANALISIS DE RESULTADOS ..................................................................................................... 49

9.1. Consideraciones Generales ............................................................................................... 49

9.2. Diseño De Puente Con Viga T ............................................................................................ 49

9.2.1. Configuración de Concreto y de Acero. .................................................................... 50

9.2.2. Espesor de la Losa ..................................................................................................... 50

9.2.3. Calculo de Cargas. ..................................................................................................... 50

9.2.4. Diseño de la losa. ....................................................................................................... 54

9.2.5. Diseño de acera. ........................................................................................................ 59


FLEY – GUTIERREZ - POLANCO viii

9.2.6. Diseño de diafragma ................................................................................................. 65

9.2.7. Diseño de Viga Exterior e interior. ............................................................................ 70

9.3. Modelamiento de SAP. ...................................................................................................... 91

9.3.1. Resultados de SAP2000 V.14 ................................................................................... 106

9.4. Planos Estructurales ........................................................................................................ 112

9.5. Presupuesto .................................................................................................................... 118

9.5.1. Take Off ................................................................................................................... 119

X. CONCLUSIONES ....................................................................................................................... 129

XI. RECOMENDACIONES ........................................................................................................... 130

XII. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS ........................................................................................... 131


FLEY – GUTIERREZ - POLANCO ix

Índice de Imágenes

Figura 4.1 Vista de única vía con la que cuenta el puente…………………………………7

Figura 6.1 Elementos de un puente tipo viga………………………………………………11

Figura 6.2 Losa cargada en la dirección Transversal al tránsito…………………………...12

Figura 6.3 Losa Cargada en la dirección del tránsito………………………………………12

Figura 6.4 Tipos de Vigas………………………………………………………………….13

Figura 6.5 Sistemas de Apoyos…………………………………………………………….14

Figura 6.6 Camión Estándar H (2 ejes)...…………………………………………………..16

Figura 6.7 Camión Estándar Hs (3 ejes)…………………………………………………...16

Figura 6.8 Camión Hs20-44………………………………………………………………..18

Figura 6.9 Carga Distribuida Equivalente y Eje de Carga Concentrado…………………...19

Figura 6.10 Hipótesis ACI 318-02 sobre la distribución de deformaciones y esfuerzos en la

zona de comprensión………………………………………………………………………30

Figura 9.1 Camión Hs20-44 + 25% (3 ejes)……………………………………………….50

Figura 9.2 Sección Transversal del Puente………………………………………………...70

Figura 9.3 Carga Vehicular Hs20-44 + 25%.........................................................................70

Figura 9.4 Líneas de Influencia en el Puente………………………………………………71

Figura 9.5 Carga de eje Trasero del vehículo en la segunda parte del puente……………..72

Figura 9.6 Diseño de Viga Exterior………………………………………………………..73

Figura 9.7 Armado Propuesto (Viga Exterior)……………………………………………..76

Figura 9.8 Diseño de Viga Interior………………………………………………………...78

Figura 9.9 Armado Propuesta (Viga Interior)……………………………………………...81

Figura 9.10 Distribución de cargas en viga interior ……………………………………….83

Figura 9.11 Grafico de Cortantes (Viga Interior)…………………………………………..84

Figura 9.12 Distribución de cargas en viga exterior……………………………………….85

Figura 9.13 Grafico de Cortantes (Viga Exterior)…………………………………………85

Figura 9.14 Selección de Modelo…………………………………………………………..91

Figura 9.15 Bridge Modeler Wizard……………………………………………………….92

Figura 9.16 Eje de referencia………………………………………………………………92

Figura 9.17 Material de Diseño…………………………………………………………….93


FLEY – GUTIERREZ - POLANCO x

Figura 9.18 Sección Típica de Puente……………………………………………………...93

Figura 9.19 Dimensionamiento de Puente (Fijo)…………………………………………..94

Figura 9.20 Dimensionamiento de Puente (Móvil)………………………………………...94

Figura 9.21 Apoyo Fijo…………………………………………………………………….95

Figura 9.22 Apoyo Móvil…………………………………………………………………..95

Figura 9.23 Diafragma……………………………………………………………………..96

Figura 9.24 Apoyo Inicial …………………………………………………………………97

Figura 9.25 Apoyo Final…………………………………………………………………...97

Figura 9.26 Ubicación de Diafragmas……………………………………………………..97

Figura 9.27 Tipo de Modelo Vinculado……………………………………………………98

Figura 9.28 Carril Derecho………………………………………………………………...99

Figura 9.29 Carril Izquierdo……………………………………………………………….99

Figura 9.30 Tipos de Vehículos…………………………………………………………..100

Figura 9.31 Clases de Vehículos………………………………………………………….100

Figura 9.32 Patrones de Carga……………………………………………………………101

Figura 9.33 Carga Móvil………………………………………………………………….101

Figura 9.34 Casos de Carga………………………………………………………………101

Figura 9.35 Resultados a Mostrar………………………………………………………...102

Figura 9.36 Vista Laminar Superior………………………………………………………102

Figura 9.37 Vista Solida Inferior…………………………………………………………102

Figura 9.38 Elemento Frame……………………………………………………………...103

Figura 9.39 Ubicación del Frame…………………………………………………………103

Figura 9.40 Selección de Áreas a Dividir………………………………………………...103

Figura 9.41 Formato de División…………………………………………………………104

Figura 9.42 Carga Asfáltica ……………………………………………………………...104

Figura 9.43 Carga Peatonal……………………………………………………………….104

Figura 9.44 Carga Acera………………………………………………………………….104

Figura 9.45 Combo de Servicio…………………………………………………………..105

Figura 9.46 Combo de resistencia………………………………………………………..105

Figura 9.47 Puente Cargado………………………………………………………………106


FLEY – GUTIERREZ - POLANCO xi

Figura 9.48 Deformación Visual………………………………………………………….106

Figura 9.49 Momento Máximo Viga Interior…………………………………………….107

Figura 9.50 Momento Máximo Viga Exterior……………………………………………107

Figura 9.51 Grafico de Cortante Viga Exterior…………………………………………..109

Figura 9.52 Grafico de Cortante Viga Interior….………………………………………..110

Figura 9.53 Delimitación de Acero en Losa ……………………………………………..111

Figura 9.54 Delimitación de Acero en Diafragma………………………………………..111

Figura 9.55 Delimitación de Acero en Viga……………………………………………...111


FLEY – GUTIERREZ - POLANCO xii

Índice de Tablas

Tabla 9.1 Cortante y Momento Ultimo según el tipo de carga en la Losa…………………53

Tabla 9.2 Datos para el diseño de Acera…………………………………………………...59

Tabla 9.3 Momentos en la losa…………………………………………………………….60

Tabla 9.4 Datos para el diseño de diafragma………………………………………………65

Tabla 9.5 Cortante y Momento ultimo para el diseño diafragma………………………….68

Tabla 9.6 Cortantes Generados por sección para las vigas Exteriores……………………109

Tabla 9.7 Cortantes Generados por sección para las vigas interiores…………………….110

Tabla 9.8 Presupuesto de la superestructura del puente el Kíway………………………..127


FLEY – GUTIERREZ - POLANCO 1

I. INTRODUCCIÓN

En la última década en nuestro país se ha impulsado muchos procesos constructivos de

puentes, uno de ellos es la construcción de puentes de pequeña envergadura con concreto

reforzado, que permite una mayor durabilidad y mayor resistencia a cargas, así como la

finalidad de reducir el tiempo de la obra.

Un puente es una estructura destinada a salvar obstáculos naturales, como ríos, valles

profundos, hondonadas, lagos o brazos de mar y obstáculos artificiales. Son diseñados para

proporcionar el paso continuo sobre el obstáculo y normalmente sirven a carreteras y

ferrocarriles con el fin de unir caminos de viajeros y mercancías.

En la presente investigación se muestra la propuesta de rediseño de la súper-estructura del

puente ubicado en el caño el Kiway en el municipio del Almendro Rio San Juan, el cual es

muy necesario debido a que la ruta es de vital importancia, en el transporte de comercio

proveniente los municipios de Nueva Guinea, el Rama y Bluefields pues esta ruta

disminuye el tiempo que recorren los cargamentos con ruta a San Carlos o el departamento

de Chontales; el puente existente se encuentra en mal estado y solo posee una vía de

circulación vehicular.

Los estudios con los que se realizó el diseño de la súper-estructura fueron obtenidos a

través del MTI y la empresa EICMEP, los cuales se encargaron de realizar las pruebas de

campo y redactar los informes que se toman como base para este trabajo. Abordaremos los

tipos de cargas y los estudios necesarios a los cuales estará sometida la estructura.

En este estudio se muestran los métodos existentes y el proceso de cálculo según la

normativa AASHTO y el ACI 318, para dimensionar las estructuras de concreto (Losas y

Vigas) y proponer la cantidad de Acero de refuerzo necesario para los elementos. También

se omite el diseño de los apoyos debido de a que la estructura actual ya cuenta con estos,

los cuales fueron diseñados para un puente dimensionado a dos vías y con una altura que da



un borde libre suficiente al momento que el rio alcance su Nivel de Agua Máximo, dichos

apoyos se encuentran en buen estado estructural.

Las dimensiones de los elementos estructurales y la súper estructura del puente se muestran

a través de los Planos Estructurales de este mismo, así también se calcularon la cantidad de

obra que se obtiene con las dimensiones propuestas en los cálculos.



II. ANTECEDENTES

A través de los últimos años.

La Construcción del Puente el Kiway, en el municipio de El Almendro-Rio San Juan, se

remonta al año 1998, debido a la necesidad de comunicar el municipio de San Carlos,

Morrito, San Miguel y Chontales incluyendo las comarcas que se trasladan por esta vía a

hacer sus compras al pueblo.

En la revisión bibliográfica se tomo en cuenta como referencia los siguientes estudios:

Pérez, D. y Morales, D. (2010). Estudio Hidro técnico y Rediseño Estructural

del puente Chasmol (Tesis de pregrado) Unan, Managua.

El objetivo básico del rediseño de la estructura de este puente es proveer la formulación

matemática más simple del comportamiento de la estructura que satisfaga un particular

diseño para determinar la respuesta de la misma. El modelo debe reflejar las interacciones

físicas propias de la estructura con las solicitaciones a que estará expuesta. El modelo debe

describir la geometría, la masa, las condiciones de conectividad y restricciones, así como

las cargas lo más cerca de la realidad que sea posible para facilitar la interpretación de la

respuesta.

Altamirano, B. (2002). Diseño Estructural del Puente de Tolinga (Apuntes),

Unan-Managua.

Los puentes metálicos están conformados por elementos longitudinales de sección

transversal limitada, que resisten las cargas por la acción de flexión. La acción de las cargas

es transversal a la longitud del elemento (acción de viga); se presentan en la sección

transversal, simultáneamente, esfuerzos de tensión y compresión, complementados con los

de corte, generalmente pequeños; la transmisión de fuerzas a flexión es mucho menos

eficiente que la transmisión axial.

Los emparrillados conformados con elementos rectos horizontales en ambas direcciones,

unidos rígidamente a través de nudos, conforman sistemas de masa activa que permiten

aumentar la capacidad portante de las vigas y reducir las deflexiones. Cuando la masa se

distribuye uniformemente y desaparecen las vigas individuales, se tienen las placas o losas,

que permiten más cargas con menores deflexiones, dentro de ciertos rangos de relación

entre las luces.

En el municipio de El almendro en el puente el Kiway han existido dos puentes incluyendo

el actual, el primero fue hecho de madera de un carril donde está ubicado el puente actual,



este puente fue completamente demolido por el huracán Juana que ocurrió en octubre de

1988 dejando incomunicado al municipio con sus comunidades. De ahí nace la necesidad

de construir el puente actual, pero con mayor calidad este fue construido en el gobierno de

Arnoldo Alemán, cuenta con una estructura mixta con losa de concreto y viga.

En ese mismo año se da el inicio de la construcción del puente actual donde estaba el

anterior, pero este es de vigas de acero y losas de concreto y con solo dos estribos en sus

extremos y con un Sistema de baterías de alcantarillas existente en el puente.

La Empresa Integral de la Construcción (EICMEP), nos brindó los estudios necesarios

que realizo en primer trimestre del año 2017, para el diseño de un nuevo puente con el que

se pretende mejorar el transporte vehicular aumentando el ancho de calzada al ampliarlo a 2

carriles, y mejorar el paso peatonal añadiendo aceras a los costados de puente, dando mayor

seguridad y comodidad a sus usuarios.



III. JUSTIFICACIÓN

El crecimiento constate de la población, provoca una mayor demanda de las rutas de acceso

a los diferentes lugares, también provoca el desarrollo masivo en los medios de trasporte

entre estos focos poblacionales, dando como resultado un veloz deterioro de las vías de

transporte que comunican estas poblaciones, las calles pavimentadas, caminos todo tiempo,

caminos solo verano y los puentes sufren desgaste en sus carpetas de rodaduras.

Con una población de unas 14,000 personas en toda su jurisdicción, 6,000 de ellas viviendo

en el casco urbano, El Almendro es uno de los municipios más jóvenes de Nicaragua, ya

que fue creado hace 41 años como producto de una desmembración del municipio de

Morrito, perteneciente al departamento de Río San Juan. Se ubica a 91 kilómetros de San

Carlos y a 282 kilómetros de Managua, capital de Nicaragua. (Bienvenido al Almendro un

pueblo ganadero, s.f.)

El Puente el Kiway por donde corren las aguas de Rio Tepenaguazapa, ubicado en el

Municipio de El Almendro, del departamento de Rio San Juan, se encuentra en una

carretera de nivel secundario.

En la actualidad, la principal actividad económica de El Almendro es la ganadería,

siendo uno de los municipios más productores de leche y sus derivados, la leche brota como

manantial en cada finca ganadera, donde se acopia y se procesa para hacer queso, cuajada,

crema y hasta yogur, que se exporta. Todos los miércoles y sábado, cientos de campesinos

y de los municipios vecinos continúan con la tradición de bajar al centro del poblado a

vender sus productos, principalmente marquetas de queso en quintales envueltos en hojas

de chagüite traídos en aparejos adosados a mulas, caballos y hasta burros. También traen

zurrones de pijibay, malanga, quequisque, frijoles, mantequilla, cacao, chayote y otros

productos.

A su regreso, llevan lo esencial para sus casas: sal, azúcar, dulce en atados, fósforos, gas de

kerosene, baterías para focos, plástico negro, anzuelos para pescar, zapatos nuevos, radio



transistores, cuajo, platos, vasos, abono, golosinas, pan, aspirina, CD de videos musicales y

hasta pilas de repuestos para sus nuevos celulares.

Los principales atractivos turísticos de El Almendro son sus riquezas naturales, sus bosques

y ríos, pero sobre todo sus cascadas, tres de ellas ubicadas cerca del poblado y para llegar a

ellos se tiene que cruzar el puente del Kiway.

La idea de su re diseño se retoma debido a la necesidad de comunicarse con el resto del

país, por esta vía se puede trasladar a Zelaya Central, a Bluefields debido a la nueva vía que

se hizo por Nueva Guinea y a los demás municipios de Rio San Juan, además del

crecimiento poblacional y la demanda de vehículos que cada día es mayor y por supuesto

las atractivas cascadas turísticas que posee el municipio además de su importación de

ganado en pie a la capital.



IV. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

El puente actual cuenta con

características deficientes para la

demanda de tráfico que circula

en la zona, que son buses y

rastras que poseen más de 3 ejes;

el puente solo cuenta con un

carril esto produce que se

desgaste la superficie de

rodamiento de manera más

rápida ya que es sometida a

grandes cargas en un espacio

pequeño para ser distribuidas.

El Puente el Kiway presenta desgaste en su carpeta de rodamiento asfáltica y en sus losas

de concreto presenta serios agrietamientos poniendo el peligro la vida de los peatones como

la de las personas que conducen vehículos, las vigas se encuentran deterioradas y corroídas

debido a que no se les ha dado mantenimiento.

El puente solo cuenta con una vía de acceso de 2.80m de ancho, esto causa que vehículos

grandes tengan dificultad de cruzar debido al poco espacio en el que se tienen que ubicar

para transitar y ocasiona congestionamiento de tráfico en una de las direcciones.

Por tanto, la formulación del problema se plantea de la siguiente manera:

¿Cuáles son los elementos estructurales que no permiten el buen funcionamiento del puente

el Kiway, en el Almendro-Rio San Juan, durante el segundo semestre del 2017?

Figura 4.1 Vista de única vía con la que cuenta el

Puente

Fuente: Propia



V. OBJETIVOS

5.1. Objetivo general

Rediseñar la súper estructura de un Puente Vehicular de 18 metros de longitud, en el Caño

“El Kiway” que conecte el empalme el pájaro negro con El Almendro.

5.2. Objetivo especifico

Diseñar la súper estructura del puente, losas y vigas según normativas ASHHTOO y

ACI-318, con modelamiento en SAP2000 V14.

Elaborar los planos del diseño del puente y los detalles estructurales de vigas y

losas.

Estimar el presupuesto aproximado que conlleva la construcción del Proyecto.



VI. MARCO TEORICO CONCEPTUAL

6.1. Metodología Del Diseño Estructural Del Puente El Kíway

6.1.1. Puentes

Definición

Un puente es una construcción que permite salvar un obstáculo físico natural o artificial, ya

sea un valle, un río o una vía férrea. Un puente no deja de ser un punto de sutura que cierra

una herida, que permite unir algo que estaba o va a estar separado, inconexo.

Tradicionalmente el ingeniero civil ha sido el encargado de afrontar la concepción formal y

el análisis resistente de estas construcciones, algunas veces imponentes y en otras ocasiones

más discretas, dependiendo de las características físicas de su ubicación. Y en general su

formación, marcadamente cartesiana, ha condicionado la manera de aproximarse a este

proceso.En el momento en que uno se plantea abordar el diseño de un puente hay que tener

en cuenta tanto su función futura como las características del emplazamiento escogido y

nunca se debe olvidar su coste final. Del segundo aspecto deriva la gran variedad de

soluciones que podemos encontrar pese a estar hablando del mismo problema.

(CREMADES, 2008)

Para el buen funcionamiento del puente el buen diseño de las obras complementarias tales

como barandas, drenaje de la calzada y de los accesos, protección de las márgenes y si

fueran necesarios el empedramiento de taludes, iluminación y rectificación del cauce.

(Manrique, 2004)



Tipos de puentes.

A continuación, describiremos los principales criterios de clasificación de puentes.

a) Según su utilidad

La utilidad de los puentes puede ser muy distinta. Los más modernos son los viaductos para

transporte rápido masivo de pasajeros (TRM). Entre los distintos puentes tenemos:

Puentes peatonales.

Puentes para carreteras.

Puentes para vías férreas.

Puentes para el paso de tubería.

Viaductos para transporte rápido masivo de pasajeros (TRM).

b) Según el material

En cuanto a los fines de clasificación se refiere, la identificación se hace en base al material

utilizado en la estructura principal. Por ejemplo, cuando se habla de un puente de acero, se

entiende que la estructura principal es de acero pero la losa puede ser de concreto.

Los tipos más usados son:

Puentes de madera.

Puentes de concreto reforzado o presforzado.

Puentes metálicos.

Puentes compuestos (metal con concreto).

c) Según la localización de la calzada.



Esta clasificación está basada en la ubicación de la vía o calzada con respecto a la

estructura (armadura o arco).

Puentes de calzada o vía inferior.

Puentes de calzada o vía superior.

d) Según el tipo sistema estructural.

Longitudinalmente se puede optar por diversos sistemas estructurales. A continuación,

presentamos los principales esquemas estructurales:

Puentes tipo viga.

Puentes de estructura a porticada.

Puentes tipo arco.

Puentes reticulados.

Puentes Colgantes.

Puentes Atirantados.

Puentes tipo viga.

Este tipo de puentes

son los de principal

interés en esta tesis.

A continuación,

describiremos los

principales

elementos que

componen este tipo

de puentes.

Figura 6.1 Elementos de un puente tipo viga

Fuente: Guía para el diseño de puentes con vigas y losas.

Manrique Ernesto, Piura 2004



En la fig. 6.1 se presentan los

principales elementos de un puente

tipo viga. Como se puede apreciar

del gráfico un puente tipo viga está

conformado por: losa, vigas,

estribos y pilares, cimentación,

sistemas de apoyos y juntas, y

obras complementarias (barandas

separadoras, drenaje, etc.)

a) Losa.

La losa es el elemento estructural

que sirve para soportar el tránsito

vehicular y peatonal para luego

transmitir sus cargas al sistema de

vigas. En estos casos la losa es

cargada principalmente en la

dirección transversal al tráfico (ver

fig. 6.1).

En puentes pequeños (L< 8 m), la

losa puede ser cargada

principalmente en la dirección del

tráfico (ver fig. 6.2).

Los dos tipos de losas antes mencionados son de principal interés en nuestra tesis porque el

diseño de losa que se presentara en el capítulo IX, será verificado en el software SAP 2000

V.14 para los dos formas de cargar la losa.

Figura 6.2 Losa Cargada en la dirección transversal

al transito

Fuente: Guía para el diseño de puentes con vigas y

losas. Manrique Ernesto, Piura 2004

Figura 6.3 Losa Cargada en la dirección del

transito

Fuente: (Manrique, 2004)



b) Vigas

Las vigas constituyen el elemento estructural que soporta la losa. En la actualidad, existen

muchos tipos de vigas.

Según la forma de su sección transversal, las vigas pueden ser rectangulares, te, I, cajón,

etc. (ver fig. 6.3). Según su material las vigas más comunes pueden ser de madera, concreto

o acero. A su vez, las vigas de concreto pueden ser armadas, pretensadas o pos tensadas.

Las vigas de sección rectangular son las de principal interés en nuestra tesis porque son este

tipo las que utilizaremos para nuestro diseño que se mostrara en el capítulo 9.

c) Subestructura.

Las subestructuras están conformadas por los estribos y los pilares quienes tienen la

función de soportar a la superestructura (vigas y losa). A su vez, los estribos y pilares

transmiten sus cargas a la cimentación y ésta las transmite al terreno.

Figura 6.4 Tipos de vigas

Fuente: Guía para el diseño de puentes con vigas y losas. Manrique Ernesto, Piura 2004



Los estribos y pilares pueden ser de distintos tipos. Asimismo, la cimentación puede ser

superficial o profunda (pilotes).

En esta tesis no se diseñaran estribos, se ocuparan los existentes en el sitio, se realizara una

verificación a los actuales para comprobar su buen funcionamiento.

d) Apoyos y Juntas

Los sistemas de apoyos tienen la función de transmitir las cargas de la superestructura a la

subestructura. Asimismo, los sistemas de apoyos restringen o admiten movimientos

traslacionales o rotacionales de la superestructura.

Los sistemas de juntas tienen la función de resistir las cargas externas y proveer seguridad

al tránsito sobre la brecha entre el puente y el estribo o entre dos puentes. También las

juntas deben proveer una transición suave entre el puente y las áreas adyacentes.

Este sistema es de vital interés en esta tesis porque es el que se ocupara para el diseño

posterior mostrado en el capítulo IX.

Figura 6.5 Sistemas de apoyos

Fuente: (Manrique, 2004)



e) Obras Complementarias

El buen funcionamiento del puente requiere de obras complementarias que aseguren la

durabilidad de las estructuras y que brinden seguridad y comodidad al tránsito. Entre las

obras complementarias podemos encontrar las barandas, separadores, bermas, losas de

transición, cortinas y alas, obras de iluminación, obras de señalización, drenaje, obras de

captación, pavimentación, etc.

6.1.1. Criterios para el diseño estructural del Puente el Kiway.

Cargas vivas de Diseño Normativa AASHTO.

a) Cargas de Camiones.

El código AASHTO define diversos tipos de cargas móviles que actúan sobre los diferentes

componentes de los puentes: camiones de 2 ejes (H20-44, H15-44) camiones de 3 ejes

(HS20-44) y cargas distribuidas equivalente al flujo vehicular, con el eje de cargas

concentradas.

Mientras los camiones de carga idealizados simulan el efecto de la presencia de vehículos

sumamente pesado de 2 y 3 ejes, la carga distribuida equivalente con eje de cargas

concentradas simula el efecto de un congestionamiento vehicular sobre el puente. En ambos

tipos de cargas se presupone que actúan sobre carril del puente con un ancho de 10 pies

(3.05m). (Pinto & Torres, 2015)



Figura 6.6 Camión Estándar H (2 ejes)

Fuente: Standard Specifications for Highway Bridges 17 Th Edition – 2002

(AASHTO)

Figura 6.7 Camión Estándar Hs (3 ejes)


(AASHTO)



b) Cargas sobre los Andenes.

Se diseñan en general para una carga viva de al menos 85 Lbs/pie2 de área de andén.

Selección de las cargas de diseño estructural de un puente.

a) Carga Tándem.

El eje tándem es un vehículo de dos ejes con un peso de 12 ton cada uno separados 1,20 m,

con separación entre líneas de ruedas es de 1,80m (AASHTO STANDARD

SPECIFICATIONS FOR HIGHWAY BRIDGES 1996).

b) El camión HS20-44.

Según el informe del estudio de transito que brindo el MTI, este es el tipo de camión que se

recomienda para realizar el diseño del puente el Kíway en el Almendro-Rio San Juan, el

cual será utilizado en esta tesis.

Es un camión idealizado de 3 ejes en el que cada rueda de cada eje posterior concentra el

80% de la carga de referencia (0.8 * 20000 lb = 16000 lb) mientras cada rueda del eje

delantero concentra el 20% de la carga de referencia (0.2 * 20000 lb = 4000 lb). La carga

de referencia es de 20000 libras.

En la práctica el camión HS20-44 es un H20 al que se le ha añadido un tercer eje

transversal de iguales características al eje transversal más pesado del H20.

El HS20-44 es el camión de diseño de puentes para autopistas y carreteras de primero,

segundo y tercer orden, aunque ocasionalmente pueden utilizarse camiones menos pesados

por vías de comunicación particulares. Así mismo pueden existir trenes de cargas más

pesados e instalaciones especiales como aeropuertos y puertos. (Garcia, 2010)



Figura 6.8 Camión HS20-44

Fuente: (Pérez & Morales, 2010)

Cada carril de puentes (de 10 ft de ancho) es cargado con un camión HS20-44, ubicado en

distintas posiciones para obtener el efecto máximo sobre cada elemento del puente.

Generalmente el tren de cargas concentradas HS20-44 domina el diseño de elementos

estructurales con distancias entre apoyos pequeñas y moderadas (en vigas y losas

longitudinales hasta aproximadamente 35m de luz), mientras que para grandes luces son las

cargas distribuidas equivalentes las que definen el diseño de los elementos que vencen tales

luces.



Figura 6.9 Carga Distribuida Equivalente y Eje

de Carga Concentrado

Fuente: Standard Specifications for Highway

Bridges 17 Th Edition – 2002, AASHTO

c) Carga Distribuida Equivalente y Eje Transversal de Carga Concentrado.

A través de la carga distribuida

equivalente y del eje transversal de

carga concentrado se modela el efecto

de un congestionamiento vehicular

sobre el puente.

Al igual que los camiones de carga se

supone que la carga distribuida actúa

sobre un ancho de carril de 10 ft.

Este tipo de carga se utiliza para

diseñar los elementos de desarrollo

longitudinal de ciertos puentes, asi

como ciertos elementos de apoyo de

tales elementos longitudinales.

El código AASHTO establece que

todos los elementos estructurales

deben ser diseñados para soportar tanto

los camiones de carga como las cargas

distribuidas equivalentes. (Pinto &

Torres, 2015)}

Aplicación de Cargas

a) Debe suponerse que la carga por carril o la carga estándar de camión ocupa un

ancho de 10 pies. Estas cargas deben colocarse en carriles de tráfico de diseño de 12

pies de ancho, espaciados a todo lo ancho de la calzada del puente, en la cantidad y

posiciones que se requieran para producir los esfuerzos máximos. Las calzadas



cuyos anchos estén entre 20 y 24 pies deben tener 2 carriles de diseño, cada uno con

una anchura igual a la mitad del ancho de la calzada.

b) Cada carga por carril de 10 pies o cada estándar de camión individual debe

considerarse como una unidad y no deben utilizarse fracciones de anchos de cargas

por carril o fracciones de cargas continuas.

c) La cantidad y posición de las cargas por carril o de las cargas de camión serán las

especificadas anteriormente y tanto unas como otras deben disponerse para producir

los máximos esfuerzos posibles que se someten a la reducción especificada más

adelante.

d) Cuando se produzcan esfuerzos máximos en cualquier elemento ante la aplicación

simultánea de cargas en cualquier cantidad de carriles de tráfico, deben utilizarse los

siguientes porcentajes de los esfuerzos causados por la carga viva, en vista de la

poca probabilidad de coincidencia de las cargas máximas:

Uno o dos carriles 100%

Tres carriles 90%

Cuatro o más carriles 75%

El diseño en esta tesis se hará para dos vías de circulación.

Cargas de Impacto.

Según la AASHTO 17 Th Edición acápite 3.8 pagina 21 se aumentarán las cargas reales de

la autopista para esas estructuras en el Grupo A, a continuación, para permitir la dinámica,

efectos vibratorios y de impacto. Las bonificaciones por impacto no se aplicarán a los

artículos en el Grupo B. Se pretende que el impacto debe ser incluido como parte de las

cargas transferidas desde súper estructura a subestructura, pero no debe ser incluida en



cargas transferidas a zapatas ni a esas partes de pilas o columnas que están debajo de la

tierra.

Se incluirá en el Grupo A-Impacto.

Superestructura, incluidas las patas de los marcos rígidos.

Muelles, (con o sin cojinetes, independientemente del tipo) excluyendo zapatas y

aquellas porciones debajo del línea de tierra.

Las porciones sobre la línea de tierra de hormigón o pilas de acero que soportan la

superestructura.

No se incluirá en El Grupo B-Impacto.

Pilares, muros de contención, pilotes excepto las especificadas en el Artículo 3.8.1.1

de la AASHTO.

Presiones y zapatas de cimentación.

Estructuras de madera.

Cargas en la acera

Alcantarillas y estructuras que tienen 3 pies o más cubrir.

La cantidad de la asignación o incremento de impacto se expresa como una fracción del

estrés de carga viva.

Los refuerzos de carga viva generados por carga de camiones se incrementan para tener en

cuenta la vibración y la aplicación súbita de la carga. Este incremento se calcula mediante

la fórmula:

𝐼 = 50

𝐿+125

Ec. (1)



Donde:

I = Fracción del esfuerzo por carga viva que corresponde a impacto.

L = Es la longitud cargada en pies.

La máxima consideración de impacto que se utilice será del 30%. (INTI, 2010)

Distribución de Cargas.

En un puente con vigas T relativamente poco espaciadas, una carga concentrada aplicada de

manera directa sobre una de las vigas no estará soportada de forma total por esa viga, pues

la losa de concreto será suficientemente rígida para transferir parte de las cargas a la viga

adyacentes.

No se supone ningún tipo de distribución en la dirección de la luz del elemento. El efecto

de cualquier distribución de este tipo seria comparativamente pequeño.

Es por este criterio que las vigas en esta tesis son vigas rectangulares ya que no se pueden

tomar como vigas T debido ya que a parte superior de esta es considerada como losa.

(Manrique, 2004)

Distribución de las cargas de ruedas sobre Losas de Concreto.

a) Longitudes de luces.

En luces sencillas, la longitud teórica de la luz debe ser la distancia centro a centro entre los

apoyos, pero no debe exceder la luz libre más el espesor de la losa.

Para el cálculo de la distribución de las cargas y de los momentos flectores en losas

continuas sobre más de dos apoyos, deben utilizarse las siguientes longitudes efectivas de

luces:



Losas monolíticas con las vigas (sin acuartelamiento):

S = Luz Libre

Losas apoyadas en largueros de Acero:

S = Distancia entre los bordes de las alas más la mitad del ancho de ala del larguero.

Losas apoyadas en largueros de madera:

S = Luz libre más la mitad de espesor del larguero.

b) Distancia de la carga de la rueda al borde

En el diseño de losas, el centro de la carga de las ruedas debe suponerse localizado a 1 pie

de la cara del bordillo.

c) Momento Flector.

El momento flector por pie de ancho de losa debe calcularse de acuerdo con los métodos

determinados en los casos 1 y 2 que se presentan a continuación:

S = longitud de la luz efectiva en pies.

E = ancho de la losa donde se distribuye la carga de la rueda en pies.

P = carga en rueda trasera de camión.

P15 = 12 000 lb para carga H15

P20 = 16 000 lb para carga H20

Caso 1: Refuerzo Principal en Dirección perpendicular al tráfico (luces entre 2 pies y

4 pies inclusive)

El momento para carga viva en luces sencillas debe determinarse mediante las siguientes

formulas (no se incluye impacto):

Carga H20

𝑆+2

32∗ 𝑃20 = 𝑚𝑜𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜, 𝑙𝑏 − 𝑝𝑖𝑒𝑠 𝑝𝑜𝑟 𝑝𝑖𝑒 𝑑𝑒 𝑎𝑛𝑐ℎ𝑜 𝑑𝑒 𝑙𝑜𝑠𝑎 Ec. (2)



Carga H15

𝑆+2

32∗ 𝑃15 = 𝑚𝑜𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜, 𝑙𝑏 − 𝑝𝑖𝑒𝑠 𝑝𝑜𝑟 𝑝𝑖𝑒 𝑑𝑒 𝑎𝑛𝑐ℎ𝑜 𝑑𝑒 𝑙𝑜𝑠𝑎

En losas continuas sobre tres o más apoyos, puede aplicarse un factor de continuidad de 0.8

a las formulas anteriores, tanto para momento positivo como para negativo.

Caso 2: Refuerzo Principal paralelo al trafico

La distribución de cargas de las ruedas es E = 4+0.06S; máximo 70 pies. Las cargas por

carril se distribuyen sobre un ancho de 2E. Las losas reforzadas de manera longitudinal

deben diseñarse para la carga HS apropiada.

Para luces sencillas, el momento máximo por carga viva (MCV) por pie de ancho de losa,

sin incluir el impacto puede aproximarse bastante mediante las siguientes formulas:

Carga HS20

Luces hasta de 50 pies inclusive MCV = 900 S lb-pie

Luces entre 50 pies y 100 pies MCV = 1000 ( 1.30S – 200) lb – pie

Carga HS15

Utilizar tres cuartos de los valores obtenidos a partir de las fórmulas para carga HS20.

Los momentos en luces continuas deben determinarse mediante un análisis adecuado

utilizando las cargas de camiones o las cargas apropiadas por carril.

Ec. (3)



d) Vigas de Borde (Longitudinales)

Deben suministrase en todas las losas que tengan refuerzo principal en dirección paralela a

la del tráfico. La viga puede ser una sección de losa reforzada adicionalmente, una viga

integral de mayor espesor que el de la losa o una sección reforzada integral de losa o

bordillo. Debe diseñarse para resistir un momento por carga viva de 0.10 PS, donde P es la

carga por rueda en libras (P15 o P20) y S es la longitud de la luz en pies.

El establecido de esta manera es para una luz libremente apoyada. Puede reducirse en un

20% para luces continuas a menos que se obtenga una reducción mayor con un análisis

exacto.

e) Distribución del Refuerzo

Debe colocarse refuerzo en las partes inferiores de todas las losas en dirección transversal a

la dirección del acero de refuerzo principal para tener en cuenta la distribución lateral de las

cargas vivas concentradas, excepto que no se requerirá esfuerzo para alcantarillas o losas de

puentes cuando el espesor del relleno sobre la losa exceda dos pies. La cantidad de Acero

debe ser un porcentaje del acero principal requerido para momento positivo como se

determina en las siguientes formulas:

Para el refuerzo principal paralelo al tráfico:

𝑃𝑜𝑟𝑐𝑒𝑛𝑡𝑎𝑗𝑒 = 100

√𝑆 𝑀𝑎𝑥𝑖𝑚𝑜 = 50%

Para el refuerzo principal perpendicular al tráfico:

𝑃𝑜𝑟𝑐𝑒𝑛𝑡𝑎𝑗𝑒 = 220

√𝑆 𝑀𝑎𝑥𝑖𝑚𝑜 = 67%

Donde S es la longitud de la luz en pies.

Ec. (4)

Ec. (5)



f) Esfuerzos cortantes y de Adherencia en losas.

Las losas que se diseñan para momentos flectores de acuerdo con lo anterior, pueden

considerarse satisfactorias con respecto a la adherencia y al cortante. (INTI, 2010)

6.1.2. Método de diseño estructural del Puente el Kíway.

Diseño a la resistencia.

La característica particular más importante de cualquier elemento estructural es su

resistencia real, la cual debe de ser lo suficientemente elevada para resistir con algún

margen de reserva todas las cargas previsibles que puedan actuar sobre aquel durante la

vida de la estructura, sin que se presente falla o algún otro inconveniente. Es lógico, por

tanto, dimensionar los elementos, es decir seleccionar las dimensiones del concreto y la

cantidad de refuerzo, de manera que sus resistencias sean adecuadas para soportar las

fuerzas resultantes de ciertos estados hipotéticos de sobrecarga, utilizando cargas

considerablemente mayores que las cargas que se esperan que actúen en la realidad durante

el servicio. Esta metodología de diseño se conoce como:

Diseño a la Resistencia. (INTI, 2010)

Es el método de diseño a la resistencia más moderno que el anterior, se pueden ajustar los

factores individuales de carga para representar grados diferentes de incertidumbre para los

diversos tipos de carga.

También pueden ajustarse los factores de reducción de resistencia a la precisión con la cual

se calculan los diferentes tipos de resistencias (Flexión, Cortante, Torsión, etc.) y la

resistencia misma en cada caso se calcula considerando explícitamente la acción inelástica.



Para estructuras de concreto reforzado sujetas a cargas cercanas a las de falla, uno o los dos

materiales, el concreto y el acero estarán inevitablemente en su rango inelástico no lineal.

Es decir, el concreto en un elemento estructural alcanza su resistencia máxima y su falla

subsecuente para un nivel de esfuerzos y deformaciones muy por encima del rango elástico

inicial en los cuales los esfuerzos y deformaciones son aproximadamente proporcionales.

De manera similar, el acero en un elemento cercano o en la falla estará esforzado más allá

del dominio elástico y aun por encima de la zona de fluencia. Consecuentemente, la

resistencia nominal de un elemento debe calcularse con base al comportamiento inelástico

de los materiales que lo conforman. Un elemento diseñado por el método de la resistencia

debe también demostrar un comportamiento satisfactorio bajo las cargas normales de

servicio. Por ejemplo, las deflexiones en vigas deben de estar limitadas a valores aceptables

y el número de fisuras de flexión y su espesor para cargas de servicio deben mantenerse

controlados. Las condiciones límites de servicio son parte importante del diseño aunque la

atención se enfoque inicialmente en la resistencia.

Diseño para cargas de servicio.

Como alternativa al método de diseño a la resistencia, los elementos pueden dimensionarse

algunas veces de manera que los esfuerzos en el acero y en el concreto resultantes de cargas

normales de servicio, estén dentro de unos límites especificados. Estos límites conocidos

como esfuerzos admisibles, son apenas fracciones de los esfuerzos de falla de los

materiales.

El concreto responde en forma razonablemente elástica para esfuerzos de compresión que

no excedan la mitad de su resistencia, mientras que el acero permanece elástico

prácticamente hasta su esfuerzo de fluencia. De esta manera, los elementos pueden

diseñarse con base en métodos elásticos siempre y cuando los esfuerzos para las cargas de

servicio permanezcan por debajo de estos límites. Si los elementos se dimensionan con base

en dichas cargas de servicio, el margen de seguridad necesario se logra estipulando



esfuerzos admisibles bajo cargas de servicio que sean fracciones apropiadamente pequeñas

de la resistencia a la compresión del concreto y del esfuerzo de fluencia del acero. Esta

metodología de diseño se conoce como Diseño para cargas de servicio. (INTI, 2010)

En la práctica se establecen valores para los esfuerzos admisibles, que para el concreto son

de aproximadamente la mitad de su resistencia a la compresión y para el acero la mitad de

su esfuerzo de fluencia. En el método más antiguo de diseño para cargas de servicio, todos

los tipos de carga se tratan de la misma manera sin importar que tan diferentes sean su

variabilidad individual y su incertidumbre. Así mismo, los esfuerzos se calculan con base

en métodos elásticos, cuando en la realidad la resistencia de un elemento depende del

comportamiento esfuerzo-deformación en el rango inelástico cercano y en la falla. Por esta

razón, el método de diseño para cargas de servicio no permite una evaluación explicita del

margen de seguridad. En el método de diseño para cargas de servicio, el comportamiento

con respecto a las deflexiones y al agrietamiento se considera comúnmente solo en forma

implícita a través de los límites impuestos a los esfuerzos producidos por las cargas de

servicio. (NILSON, 1999).



Consideraciones De Diseño

Diseño de losa

La losa de concreto para un puente debe diseñarse como:

Losa en una sola dirección en la cual se coloca refuerzo en ambas direcciones

procedimiento que más adelante se explicara.

Losa en dos direcciones que se diseñan cuando la losa está colocada sobre cuatro vigas

que la sostienen por este motivo se diseña como losa en una sola dirección.

a) Claro Libre.

Distancia centro a centro entre soportes, sin exceder el claro libre más el espesor de la losa.

Losas monolíticas con muros (sin carteles) = Claro libre

Losas sobre larguero de Acero o madera = claro libre más la mitad del ancho del larguero.

b) Ancho Efectivo

El ancho efectivo de losa debe ser menor que un cuarto del claro, la distancia centro a

centro de las vigas y doce veces el espesor de la losa, el espesor mínimo de la losa apoyada

sobre las vigas será:

𝑡(min) =(𝑆+10)

30≥ 16.5𝑐𝑚

S en metros

Ec. (6)



c) Distribución de Cargas

En el diseño se selecciona una

franja típica longitudinal de 1 pie

de ancho y su espesor y refuerzo

se determinan por carga HS

apropiada las cargas de ruedas

pueden suponerse repartidas en un

ancho, en pie.

𝐸 = 4 + 0.06𝑆 ≤

7

S claro en pie

Las cargas de carril deben

distribuirse en un ancho de 2E

Para claros simples, el momento

máximo por carga viva, en pie -

kips por pie de ancho de losa, sin

impacto, para cargas HS20 se da

de manera muy aproximada por:

𝑀 = 0.9𝑆 Para 𝑆 ≤ 50 𝑝𝑖𝑒

𝑀 = 1.30𝑆 − 20 Para 50 < 𝑆 < 100

Ec. (7)

Ec. (8)

Ec. (9)

Figura 6.10 Hipótesis ACI 318-02 sobre la

distribución de deformaciones y esfuerzos en la

zona de compresión

Fuente:

https://www.slideshare.net/josegrimanmorales/anli

sis-de-vigas-de-concreto-armado



d) Flexión simple

La resistencia de los miembros de concreto armado sujetos a flexión simple se define a

partir de ciertas hipótesis simplificar en los cuales se pueden enumerar:

La distribución de la deformación en la sección transversal es lineal.

El concreto no resiste esfuerzo de tracción.

La deformación máxima unitaria del concreto es δs= 0.003.

No existe deslizamiento relativo entre las barras de acero y el concreto.

La distribución de esfuerzos en la zona de compresión del concreto adopta

una forma rectangular que se muestra en la figura:

Por medio de las fuerzas en equilibrio:

C = T

La fuerza de compresión en el concreto en la falla para una viga rectangular de ancho

b es:

𝐶 = 0.85𝑓𝑐𝑏𝑎

La resultante T de los esfuerzos de tracción en el acero vale:

𝑇 = 𝐴𝑠 ∗ 𝑓𝑦

Por lo tanto:

0.85𝑓𝑐𝑏𝑎 = 𝐴𝑠 ∗ 𝑓𝑦

Ec. (10)

Ec. (11)

Ec. (12)



Despejando la ecuación da como resultado el valor de a

𝑎 =𝐴𝑠 ∗ 𝑦

0.85𝑓𝑐𝑏𝑎

Donde tenemos la cuantía de refuerzo

𝜌 =𝐴𝑆

𝑏𝑑

Por tanto

𝐴𝑆 = 𝜌 ∗ 𝑏 ∗ 𝑑

Para todos los elementos diseñados de acuerdo con el código ACI, fs = fy en la falla y la

resistencia nominal a la flexión está determinada por:

𝑚𝑠 = 𝐴𝑠𝐹𝑦 (𝑑 −𝑎

2)

Donde:

𝑎 =𝜌 ∗ 𝑓𝑦 ∗ 𝑑

0.85𝐹𝑐

Por lo tanto:

𝑀𝑠 = 𝜌 ∗ 𝑓𝑦 ∗ 𝑏 ∗ 𝑑2 (1 − 0.59𝜌∗𝑓𝑦

𝑓𝑐)

Esta ecuación básica puede simplificarse aún más como sigue:

𝑀𝑠 = 𝑅 ∗ 𝑏 ∗ 𝑑2

En la cual:

𝑅 = 𝜌 ∗ 𝑓𝑦 (1 − 0.59𝜌 ∗ 𝑓𝑦

𝑓𝑐)

Ec. (13)

Ec. (14)

Ec. (15)

Ec. (16)

Ec. (17)

Ec. (18)

Ec. (19)

Ec. (20)



El factor de resistencia a la flexión R depende solo de la cuantía de acero y de la

resistencia de los materiales.

Se define asi mismo la cuantia mecánica de la sección.

𝜔 =𝜌 ∗ 𝑓𝑦

𝑓𝑐

El momento último MU de la sección depende de las condiciones de carga, que

podemos representar como w y de la longitud L de la viga, es decir:

𝑀𝑢 =𝑤𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 ∗ 𝑆𝑣𝑐

2

10

Wtotal = Sumas de cargas permanentes y móviles (kg/m)

Svc = Separación entre claros de Vigas (m).

Amplificador de carga última vehicular son factores que sirven para dar un factor de

seguridad a la losa de la superestructura del puente y esta normalizado por la

AASHTO 2002 acápite, 3.8.24.2 y estos son:

𝑃𝑥 = 𝑃𝑛 ∗ 𝐴1 ∗ (1 + 𝐼) ∗ 𝐴3

Pn = Carga de un eje vehicular (lb)

A1 = 1.5

A2 = I

A3 = 1.7

La fuerza por Cortante Ultimo se calcula por medio de:

𝑉𝑐𝑣 =𝑃𝑋

2

Px = Carga Vehicular Amplificada (lb)

Ec. (21)

Ec. (22)

Ec. (23)

Ec. (24)



Cuantía máxima es la cantidad Máxima de Acero que puede usarcé de refuerzo en la

estructura y está definido por:

𝐴𝑠𝑚𝑎𝑥 = 0.75 ∗ 0.85 ∗ (𝛽1∗𝑓´𝑦

𝑓´𝑦) ∗ (

87000

87000+𝑓´𝑦)

𝛽1 = 0.85

Fy = Resistencia del Acero.

Fć = Resistencia del Concreto.

Cuantía mínima es la cantidad Mínima de Acero que puede usarcé de refuerzo en la

estructura y se calcula mediante la ecuación siguiente:

𝐴𝑠𝑚𝑖𝑛 = 3 ∗𝑓´𝑐0.5

𝑓´𝑦



El diseño de la losa se realiza por medio del método de resistencia última de los

elementos y es necesario calcular los factores que se utilizarán para este método:

Calculo del factor Q.

𝑄 =𝑝

100∗ (

𝑓𝑦

𝑓´𝑐)

𝑝 = %𝑎𝑐𝑒𝑟𝑜 𝑠𝑢𝑝𝑢𝑒𝑠𝑡𝑜



Calculo del factor K

𝐾 = 1 − (0.59𝑄)

Ec. (25)

Ec. (26)

Ec. (27)

Ec. (28)



La resistencia última de la losa se calcula mediante la ecuación siguiente:

𝑅1 = 𝜙 ∗ 𝑄 ∗ 𝐾 ∗ 𝑓´𝑐

𝜙 = 0.9; AASTHO 5.5.4.2.1 “Construcción Convencional” para flexión y tracción del

hormigón.


El momento resistente de la losa será:

𝑀𝑟 = 𝑅1 ∗ 𝑏 ∗ 𝑑2

b = profundidad de diseño (1m)

d = Peralte efectivo

El acero que se ocupara para todos los diseños deberá tener una separación entre

varias las cuales se calcularan por la ecuación siguiente:

𝑠 = 100𝑐𝑚 ÷𝐴𝑠

𝐴𝑣𝑎𝑟

Esta Separación ya está normalizada con un máximo permisible según la estructura.

La superestructura deberá tener una cantidad de acero necesaria que suplirán los

efectos de contracción y temperatura y serán determinados por la ecuación:

𝑝𝒅 =3840

√𝑆𝒗𝒄≤ 67%

Svc = Separación entre claros de Vigas (cm).

Si este es mayor del 67% se usa 0.67 para el diseño.

Ec. (30)

Ec. (31)

Ec. (32)

Ec. (29)



Las estructuras de concreto poseen una resistencia al cortante calculado de la

siguiente forma:

𝑉𝑟 = 0.9 ∗ 0.53 ∗ 𝑓´𝑐0.5

Los valores mostrados en formula son obtenidos del ACI 318 – 05 acápite 11.3.1.1 y

11.5.7.1.

Diseño de Acera

Los métodos y criterios para el diseño de Aceras son muy similares a las del diseño de losa

con algunas ecuaciones diferentes que se mencionaran a continuación:

Factor de distribución E

𝐸 = 0.8 ∗ 𝑋 + 3.75

𝑋 = 0.8 − 𝐸𝑣

Ev = Ancho libre de Acera (m)

X (ft)

El momento último para la acera se calcula de la forma siguiente:

𝑀𝑢 = 1.3(𝑀𝑐𝑝 + 𝑀𝑐𝑣)

𝑀𝑐𝑝 = 𝑀𝑜𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜 𝑝𝑜𝑟 𝐶𝑎𝑟𝑔𝑎 𝑃𝑒𝑎𝑡𝑜𝑛𝑎𝑙

𝑀𝑐𝑣 = 𝑀𝑜𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜 𝑝𝑜𝑟 𝐶𝑎𝑟𝑔𝑎 𝑉𝑒ℎ𝑖𝑐𝑢𝑙𝑎𝑟

Refuerzo Por momento positivo

𝑅𝑢 =𝑀𝑈

∅ ∗ 𝑏 ∗ 𝑑2

∅ = 0.9

b = profundidad de diseño (1m)

d = Peralte efectivo.

Ec. (33)

EC. (34)

Ec. (35)

Ec. (36)



Diseño de vigas Longitudinales y Transversales

a) Ancho efectivo

Para vigas principales exteriores, el ancho efectivo en el lado exterior no debe exceder el

voladizo real. Cuando una viga exterior tiene losa en un lado, el ancho efectivo debe ser

igual o menor que un doceavo de la luz, la mitad de la distancia a la viga más próxima y 6

veces el espesor de la losa.

b) Momentos en vigas Transversales

Cuando el tablero esta soportado directamente en viga de piso, sin largueros cada viga debe

recibir la fracción de la carga de rueda indicada en la tabla como una carga concentrada,

para el cálculo de los momentos flectores de carga viva.



Ec. (39)

Ec. (42)

Vigas Exteriores e Interiores.

Ancho efectivo del patín. (b)

a) 6𝑡 + 𝑏´

b) 𝐿

12+ 𝑏

c) Ancho Mínimo Posible.

Verificación de Recubrimiento.

𝑟 =(𝐴1∗𝑦1)+(𝐴2∗𝑦2)+(𝐴3∗𝑦3)

𝐴1+𝐴2+𝐴3

An = Área de Varillas en una fila.

y = Separación de varillas.

Revisión Limitaciones de Acero.

𝐴𝑠𝑚𝑖𝑛 = 𝜌𝑚𝑖𝑛 ∗ 𝑏´ ∗ 𝑑

Acero Máximo.

𝜌𝑏 =𝛽1 ∗ 0.85 ∗ 𝑓´𝑐

𝑓𝑦∗

600

600 + 𝑓𝑦

Diseño al Cortante.

∅𝑉𝑐 = 0.5 ∗ √𝑓´𝑐 ∗ 𝑏𝑤 ∗ 𝑑

𝑉𝑣 = ∅𝑉𝑐 + ∅𝑉𝑠

Ec. (37)

Ec. (40)

Ec. (41)

Ec. (38)

Ec. (43)



Ec. (44) 𝑉𝑠 =𝑉𝑣−∅𝑉𝑐

∅

Separación de estribos.

𝑆 =𝐴𝑣∗𝑓𝑦∗𝑑

𝑉𝑠

Deflexión en Vigas.

∆𝑚𝑎𝑥 =𝐿

1000

Deflexión por Carga Muerta.

∆𝑐𝑚 =5∗𝜔∗𝐿4

384∗𝐸∗𝐼

Inercia.

𝐼 =𝑏 ∗ ℎ3

12

Ec. (45)

Ec. (46)

Ec. (47)

Ec. (48)



Diseño de diafragma

La viga diafragma es un elemento que brinda a la superestructura una conectividad

importante entre las vigas principales y hace posible que esta funcione como un conjunto.

Importante señalar, que las vigas diafragmas proveen la resistencia necesaria a las fuerzas

laterales y excéntricas que actúan sobre la superestructura.

Separación de Diafragmas.

𝑆𝑑 =𝐿𝑃

𝑁𝑑−1

LP = Longitud del Puente (m)

Nd = Numero de Diafragmas.

Peralte Efectivo.

𝑑 = ℎ𝑑 − 𝑟𝑒

hd = Altura del Diafragma.

re = Recubrimiento

Longitud del Diafragma.

𝐿𝑑 = 𝑆𝑣𝑐 − 𝑏𝑤

Svc = Separación de Vigas (m)

Bw = Ancho de la Viga.

Ec. (49)

Ec. (50)

Ec. (51)



Peso del Diafragma (W).

𝑊 = ℎ𝑑 ∗ 𝑏𝑑 ∗ 𝑊𝑐𝑜𝑛𝑐

hd = Altura del Diafragma.

bd = Ancho del Diafragma.

Wcon = Densidad del Concreto.

Área Tributaria de Carga Muerta.

𝐴𝑡 = 𝑆𝑑 ∗ 𝐿𝑑

Carga distribuida de la losa (wlosa).

𝑤𝑙𝑜𝑠𝑎 =𝐴𝑡∗𝑊𝑐𝑜𝑛∗𝑃𝑙𝑜𝑠𝑎

𝐿𝑑

Ec. (52)

Ec. (53)

Ec. (54)



6.2. Costos

Para analizar los costos en general, se debe hacer determinadas cantidades de pruebas con

el objetivo de obtener el mejor resultado. En este proyecto utilizo el balance material-mano

de obra-equipo el que es utilizado en su mayoría en el país. Este tipo de balance permite

adaptarlo a cada situación pues los materiales, mano de obra y equipos pueden ser

calculados en base a sus cantidades, unidades de medida y rendimientos horarios.

Sin embargo, para lograr el desarrollo de una obra es muy clave contar con documentos que

faciliten el trabajo y cumpla los estándares de calidad. De ello se encargan las

especificaciones técnicas, que me permitieron conocer la metodología del trabajo y

desglosar cada una de las actividades a desarrollar dentro de la obra con el propósito de no

dejar dudas y evitar errores por desconocimiento.

Por otra parte, los planos constructivos también forman parte de las especificaciones. Estos

cuentan con su debida rotulación, acotación y procurando ser lo más legibles lo que

permitió una buena interpretación y utilización para realizar el presupuesto. Este consiste

en cuantificaciones que ayudan a determinar los volúmenes o cantidades necesarias para la

elaboración del proyecto final. Sin embargo, no todos los materiales pueden medirse en las

mismas unidades de medida por lo cual se tuvo mucho cuidado pues esto podía inferir en el

costo total.

6.2.1. Costos Directos

Son todos los gastos que estén directamente relacionados con la obra de construcción. Los

costos directos incluyen: costos de la construcción del edificio, adquisición de tierra,

servicios, incluyen sanitarios y alcantarillado pluvial, líneas de agua, de gas y eléctrico,

nivelación del sitio, control de erosión y sedimentación, pavimento de las calles, bordillos,

cunetas y aceras, etc.



6.2.2. Costos Indirectos

Son los gastos generales que permiten la ejecución de los trabajos que atañen al proyecto de

obra civil. Los costos indirectos engloban: gastos de administración, dirección técnica,

organización, vigilancia, transporte de maquinarias, imprevistos, equipo de construcción,

construcción de instalaciones generales, inversión publicitaria, etc.

A lo indicado se suman los costos de operación, entre los cuales se pueden mencionar los

gastos de artículos de consumo, sean estos: lubricantes, combustibles, copias, artículos de

limpieza, etc., los cargos técnicos y administrativos ya sean los honorarios, contadores,

sueldos ejecutivos, etc. También se efectúan costos indirectos de la oficina de obra, entre

los cuales se pueden mencionar: cargos de campo, impuestos, financiamiento, entre otros.

En cuanto a los gastos de oficinas, generalmente estos inciden en los gastos de la licitación,

en papelería y útiles de escritorio, copias y duplicados, correos, teléfonos, radio, luz, gas y

otros consumos, etc

6.2.3. Gasto Final

El cálculo del gasto final de la construcción es completado poco después de que se ha

determinado poner el proyecto para licitación y después de que se ha cumplido con todos

los requisitos para aprobación de parte de la alcaldía en la que se desarrollará el proyecto.

El diseñador del proyecto preparará una hoja detallando el cálculo que compone todas las

mejoras del sitio y los costos del edificio en gran detalle. La hoja de cálculo de excel es

utilizada para computar y hacer el total de los costos. Se pueden comprar diferentes

modelos estandarizados a distintos precios. Estos costos alternativos calculados pueden ser

usados para acelerar el proceso de estimación. Los costos son especificados en una base de

metro o metro cuadrado, por artículo o una base similar. Un fondo de emergencia del 10%

es casi siempre agregado dentro del cálculo del costo de construcción



VII. HIPOTESIS

H1. La rehabilitación de caminos y puentes podrían atraer de forma directa a los usuarios

que circulan por zonas aledañas.

H2. Los puentes con una superestructura de dos vías podrían presentar una mejor

funcionabilidad, la circulación de vehículos en esta podría ser de una forma más fluida y

cómoda.

H3. Los puentes tipo viga-losa podrían permitir un diseño muy eficiente para la

superestructura, en el cual podrían permitir un buen comportamiento en conjunto de todos

sus elementos.

H4. El concreto reforzado de alta resistencia en puentes menores de 20 metros, podría

brindar una mayor durabilidad de sus elementos estructurales con costos muy accesibles

para su construcción.

H5. La utilización del software SAP2000 V.14 para el diseño estructural de puentes, podría

permitir la comprobación de los resultados obtenidos de forma manual.

H6. La elaboración de planos del diseño obtenido podría permitir una mejor interpretación

de este, para comprender bien los detalles y elegir bien el método constructivo a emplear.



VIII. MATERIALES Y METODOS

8.1. Descripción del Ámbito de Estudio

El Almendro es una Municipalidad del Departamento de Rio San Juan, el término

Municipal limita al norte con los Municipios de Acoyapa, Villa Sandino y El Coral; al sur

con los Municipios de San Miguelito y Nueva Guinea; al este con el de Nueva Guinea y al

Oeste con Morrito.

El municipio fue fundado el 4 de Julio de 1974, cuenta con una superficie total de 1009km2

subdivididos en 32 comunidades (incluyendo casco urbano), posee una población de 13363

habitantes, con 2792 habitantes en la zona Urbana.

La cabecera Municipal está ubicada a 282 km de la ciudad de Managua, entre los lluviosos

bosques del Municipio El Almendro, nace el caudaloso rio Tepenaguasapa, con un curso de

62 km de longitud y 1220 km2 de cuenca, sus principales afluentes son Palos Ralos, Paso

Hondo, El Jícaro, Kiway, Caño Blanco, El Garabato, Caño Negro, Zapotal y Corocito.

El Municipio posee 2 tipos de Clima: Sabana Tropical y Monzónico Tropical, con 25°C de

temperatura cálida en todo el año y una larga estación lluviosa que varía de 6 a 12 meses

del año, con precipitaciones que oscilan entre los 2000 y 2400mm.

Los suelos del Municipio por lo general son pobres, aunque representan un potencial para

la producción de pastos y cultivos perennes o especiales, es una zona rica en recursos

hídricos.



8.2. Tipo de Estudio

Es analítico-explicativo porque busca dar una solución al problema, causado por

determinado fenómeno, cuál es la causa o factor de riesgo asociado, o cuál es el efecto de

esa causa o factor de riesgo.

El estudio se enfoca en la línea de investigación: Aplicación de las normas de construcción

nacionales en las urbanizaciones, ya que se realiza el rediseño de la superestructura del

puente El Kiway ubicado en el municipio El Almendro, el cual indica un estudio analítico-

explicativo y retrospectivo con un diseño de corte transversal.

Es retrospectivo ya que se toman datos del pasado para así analizar una situación actual.

Transversal este analiza el fenómeno en un periodo corto, por eso se le denomina de corte.



8.3. Materiales y métodos

8.3.1. Técnicas e instrumentos para recolectar información.

La técnica primordial que se utilizó para la recolección de datos fue la observación con la

cual nos dimos cuenta de la situación actual del puente en estudio.

En esta tesis se utilizó la técnica de revisión documental donde se consultaron los siguientes

estudios

Estudio Topográfico del Puente el Kiway

Estudio Geotécnico del puente el Kiway

Estudio vial del puente el Kiway.

Estudio Hidrológico e Hidráulico del puente el Kiway.

Se realizaron visitas al MTI para corroborar la información brindada y para la obtención de

ejemplos de diseños de puentes para usarlos como base para las dimensiones del que se

diseñara, se visitó INETER para la obtención de datos de precipitación y compararlo con

los presentados en los estudios.

Esta misma técnica (Revisión Documental) se utilizo para la consulta de Tesis tales como:

Estudio Hidro técnico y Rediseño Estructural del puente Chasmol.

Diseño Estructural del Puente de Tolinga (Apuntes), Unan-Managua.

Se utilizo la técnica de entrevista no estructurada donde obtuvimos información de los

habitantes acerca de los antecedentes que poseía el puente actual.



8.3.2. Plan de Análisis del procesamiento de la información.

Para analizar y procesar la información para obtener resultados fueron muy necesarios los

conocimientos adquiridos en las asignaturas Estructurales de la carrera, ya que nuestro

rediseño del puente el Kiway fue echo de forma manual y también se utilizaron algunos

softwares para su debida interpretación.

Para el procesamiento de la información se utilizaron los siguientes softwares:

Microsoft Excel.

Microsoft Word.

SAP 2000. v14.

AutoCAD v.2016

En esta investigación se utiliza Microsoft Word 2016 para la redacción del estudio. Así

mismo se diseña una base de resultados con la información adquirida a través de los

estudios, de esta forma dar las dimensiones iniciales utilizando Microsoft Excel 2016 para

obtener los resultados de forma dinámica y si se realizaba algún cambio en el diseño de la

estructura facilitar los cálculos.

La información obtenida por medio de cálculos escritos fue analizada y procesada

utilizando el Software SAP 2000 v.14, en el cual fue modelado el puente.

Las dimensiones de los elementos estructurales se representaron de forma visual con la

ayuda del programa AutoCAD v.2016 para mostrar los resultados obtenidos.



IX. ANALISIS DE RESULTADOS

9.1. Consideraciones Generales

De los estudios previos realizados al cauce que alimenta la micro cuenca que atraviesa el

puente El Kiway se obtuvo los resultados con los que realizara el diseño preliminar de la

súper estructura.

Con un periodo de retorno de 100 años, utilizando las curvas IDF de Juigalpa, precipitación

acumulada 105.45mm, evento de 200 minutos; caudal pico de 662.6m3/s y tiempo pico de

4.5 horas.

Posee un Nivel de Aguas Máxima Ordinarias (NAMO) de aproximadamente 0.3m, y un

Nivel de Aguas Máximo Extraordinario (NAME) de aproximadamente 3.4m por en sima de

la cimentación del Estribo de Apoyo.

El puente tendrá 6.68m de altura desde el lecho del cauce a nivel inferior de la viga, con

una elevación de espejo de agua 66.8 m.

La carretera posee un ancho del derecho de vía de 20m, es una Colectora Secundaria Rural,

y tiene una velocidad de diseño de 40km/h, se usará un bombeo del 3%.

La carga de diseño utilizada es HS20-44+25%, siendo el vehículo de diseño un Bus.

9.2. Diseño De Puente Con Viga T

Ancho de Losa = 6.30 m

Largo de Losa = 18 m



9.2.1. Configuración de Concreto y de Acero.

Concreto de 5000PSI

Fć = 350kg/cm2

Fc = 2/3(350) =233.33

Fc = 235kg/cm2

Acero TOR 70

Fs = 4200 kg/cm2

F´s = 2/3 * 4200 kg/cm2

F´s = 2800 kg/cm2

9.2.2. Espesor de la Losa

Se propone un espesor típico de loza.

Espesor de la losa = 20cm (Recubrimiento de Acero Incluido)

Recubrimiento Asfaltico de 2.5cm

9.2.3. Calculo de Cargas.

Carga Móvil de Diseño = HS20 – 44 + 25% (3 ejes)

Figura 9.1 Camión HS20-44+25% (3 ejes)


(AASHTO)



Calculo de Carga Muerta.

𝑃𝑃𝑙𝑜𝑠𝑎 = 𝑡𝑙𝑜𝑠𝑎 ∗ 𝛾𝐶𝑜𝑛𝑐𝑟𝑒𝑡𝑜 ∗ 𝐿

𝑃𝑃𝑙𝑜𝑠𝑎 = 2.4 𝑡𝑜𝑛𝑚3⁄ ∗ 0.2𝑚 ∗ 1𝑚 = 0.48𝑡𝑜𝑛

𝑚⁄

a) Carpeta Asfáltica.

𝐶𝑝𝑎 = 𝑡𝐴𝑠𝑓 ∗ 𝛾𝐴𝑠𝑓 ∗ 𝐿

𝐶𝑝𝑎 = 0.025𝑚 ∗ 1.8 𝑡𝑜𝑛𝑚3⁄ ∗ 1𝑚 = 0.045𝑡𝑜𝑛

𝑚⁄

b) Carga Muerta Total.

𝐶𝑀𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = 𝑃𝑃𝑙𝑜𝑠𝑎 + 𝐶𝑝𝑎

𝑪𝑴𝒕𝒐𝒕𝒂𝒍 = 0.525 𝑡𝑜𝑛𝑚⁄

c) Amplificador de Carga Muerta.

A0 = 1.4

d) Carga Muerta Última Total (WTotal)

𝑊𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 = 𝐴0 ∗ (𝐶𝑀𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙)

𝑊𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 = 1.4(0.525𝑡𝑜𝑛/𝑚)

𝑊𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 = 0.735𝑡𝑜𝑛/𝑚

e) Cortante Último (Vcm)

𝑉𝑐𝑚 =𝑤𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 ∗ 𝑆𝑣𝑐

2

𝑉𝑐𝑚 =0.735 ∗ 1.26

2= 0.46𝑡𝑜𝑛

f) Momento Último (Mum)

𝑀𝑢 =𝑤𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 ∗ 𝑆𝑣𝑐

2

10

𝑀𝑢 =0.735 ∗ 1.262

10= 0.083𝑡𝑜𝑛. 𝑚



Carga Viva.

a) Amplificador de Carga Viva Adicional, según el MTI (A1).

A1 = 1.5

b) Impacto.

A2 = Impacto

𝐴2 =50

𝐿𝑝 + 125< 0.30

AASTHO 1996 acápite, 3.8.2.1; Lp en pies.

𝐴2 =50

(18𝑚 ∗3.28𝑓𝑡

𝑚 ) + 125= 0.272

0.272 < 0.30 OK

a) Amplificador para diseño de Carga Ultima (A3).

A3 = 1.7

b) Carga Vehicular

P20 = 16000 lbs; AASHTHO 2002 acápite, 3.8.24.

c) Carga Última Vehicular Amplificada.

𝑃20𝐴 = 𝑃20 ∗ 𝐴1 ∗ (1 + 𝐴2) ∗ 𝐴3

𝑃20𝐴 = 16000𝑙𝑏𝑠 ∗ 1.5 ∗ (1 + 0272) ∗ 1.7

𝑃20𝐴 = 43248𝑙𝑏𝑠

d) Cortante Último (Vcv).

𝑉𝑐𝑣 =𝑃20𝐴

2

𝑉𝑐𝑣 =43248𝑙𝑏𝑠

2= 21624𝑙𝑏𝑠 = 9.829𝑡𝑜𝑛



e) Momento Último (Mucv).

𝑀𝑢𝑐𝑣 = (𝑆𝑣𝑐+2

32) ∗ 𝑃20𝐴 ; Svc en Pies; AASTHO 2002, acap 3.24.3.1

𝑀𝑢𝑐𝑣 = ((1.26𝑚 ∗ 3.28𝑓𝑡/𝑚) + 2

32) ∗ 43248𝑙𝑏𝑠

𝑀𝑢𝑐𝑣 = 4144.24𝑙𝑏. 𝑝𝑖𝑒 = 0.574𝑡𝑜𝑛. 𝑚

El momento ultimo encontrado para la losa con b = 1ft; según lo indica la AASTHO 2002

en su acápite 3.24.3.1.

Esta sección se diseñará para b = 1m; por lo tanto, el momento ultimo de diseño por carga

viva será:

𝑀𝑈𝐶𝑉 = 0.574𝑡𝑜𝑛. 𝑚 ∗ 3.28

𝑀𝑈𝐶𝑉 = 1.883𝑡𝑜𝑛. 𝑚

Carga V ultimo (ton) M Ult (ton*m)

Viva 9.829 0.074

Muerta 0.41 1.883

Total 10.239 1.957

Tabla 9.1

Cortante y Momento Ultimo según el tipo de carga en la Losa.

Fuente Propia.



9.2.4. Diseño de la losa.

a) Análisis Preliminar.

Requisitos para el Diseño.

𝑆𝑣𝑐

𝐿𝑝< 0.5; Diseño de Losa en una dirección.

𝑆𝑣𝑐

𝐿𝑝≥ 0.5; Diseño losa en dos direcciones.

Determinación del tipo de diseño de losa.

0.86𝑚

18𝑚= 0.05 < 0.5 𝑶𝑲

El diseño de la losa será en una dirección y por resistencia ultima.

b) Determinación del intervalo del porcentaje de Acero.

1) Cuantía Máxima.

𝐴𝑠𝑚𝑎𝑥 = 0.75 ∗ 0.85 ∗ (𝛽1 ∗ 𝑓´1

𝑓´𝑦) ∗ (

87000

87000 + 𝑓´𝑦)

𝛽1 = 0.85

ACI 318 – 05 acápite. 10.2.7.3

𝐴𝑠𝑚𝑎𝑥 = 0.75 ∗ 0.85 ∗ (0.85 ∗ 5000

42000) ∗ (

87000

87000 + 42000)

Asmax = 0.044 = 4.4%

2) Cuantía Mínima.

𝐴𝑠𝑚𝑖𝑛 = 3 ∗𝑓´𝑐0.5

𝑓´𝑦

𝐴𝑠𝑚𝑖𝑛 = 3 ∗50000.5

42000

Asmin = 0.005 = 0.5%



c) Diseño por Resistencia Última (R1).

Asumiendo un porcentaje de Acero.

𝑝 = 0.90%

𝑄 =𝑝

100∗ (

𝑓𝑦

𝑓´𝑐)

𝑄 =0.9

100∗ (

4200

235)

𝑄 = 0.107

𝐾 = 1 − (0.59𝑄)

𝐾 = 1 − (0.59 ∗ 0.107)

𝐾 = 0.938

3) Capacidad Resistente de la losa (R1).

𝑅1 = 𝜙 ∗ 𝑄 ∗ 𝐾 ∗ 𝑓´𝑐

𝜙 = 0.9

AASTHO 5.5.4.2.1 “Construcción Convencional” para flexión y tracción del hormigón.

𝑅1 = 0.9 ∗ 𝑄 ∗ 𝐾 ∗ 𝑓´𝑐

𝑅1 = 0.9 ∗ 0.107 ∗ 0.938 ∗ 235𝑘𝑔/𝑐𝑚2

𝑅1 = 21.205𝑘𝑔/𝑐𝑚2

a) Momento Resistente.

𝑀𝑟 = 𝑅1 ∗ 𝑏 ∗ 𝑑2

𝑀𝑟 = 21.205𝑘𝑔/𝑐𝑚2 ∗ 100𝑐𝑚 ∗ (17.5𝑐𝑚)2

𝑀𝑟 = 649403.125𝑘𝑔. 𝑐𝑚

𝑀𝑟 = 6.49𝑡𝑜𝑛. 𝑚

El Momento Resistente es mayor que el Momento Ultimo.

6.49𝑡𝑜𝑛. 𝑚 > 1.966𝑡𝑜𝑛. 𝑚 𝑶𝑲.



b) Acero de Refuerzo Principal.

𝐴𝑠 = 0.9%(𝑏 ∗ 𝑑)

𝐴𝑠 = 0.009 ∗ 100𝑐𝑚 ∗ 17.5𝑐𝑚

𝐴𝑠 = 15.75𝑐𝑚2

4) Separación de Acero de refuerzo principal.

Usando Varillas #6 (3/4”)

𝐴𝑣𝑎𝑟 = 2.85𝑐𝑚2; á𝑟𝑒𝑎 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑠𝑒𝑐𝑐𝑖ó𝑛 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑣𝑎𝑟𝑖𝑙𝑙𝑎.

𝑠 = 100𝑐𝑚 ÷𝐴𝑠

𝐴𝑣𝑎𝑟

𝑠 = 100𝑐𝑚 ÷15.75𝑐𝑚2

2.85𝑐𝑚2

S = 18.1< 30cm; ASSTHO 2004 acápite 5.10.3.2

El armado Principal será; con varillas #6 @ 0.2m.

a) Acero de Refuerzo por distribución.

𝑝𝒅 =3840

√𝑆𝒗𝒄

≤ 67%

AASTHO 2004 acápite 9.7.3.2.

𝑝𝒅 =3840

√1260= 108.18 > 67

𝑝𝑑 = 67%

𝐴𝑑 = 𝐴𝑠 ∗ 𝑝𝑑

𝐴𝑑 = 17.75𝑐𝑚2 ∗ 0.67

𝐴𝑑 = 10.55𝑐𝑚2

Separación del Refuerzo por distribución

Usando Varilla #6 (3/4”)

𝐴𝑣𝑎𝑟 = 2.85𝑐𝑚2

𝑠 = 100𝑐𝑚 ÷ (𝐴𝑑

𝐴𝑣𝑎𝑟)



𝑠 = 100𝑐𝑚 ÷ (10.55𝑐𝑚2

2.85𝑐𝑚2)

𝑠 = 27𝑐𝑚 < 45𝑐𝑚

Según la AASTHO 2004 acápite 5.10.8.2.

El armado por contracción y Temperatura será; con Varillas #6 @ 25cm.

b) Acero de Refuerzo por Contracción y Temperatura.

Área de sección Transversal de losa (Ag)

𝐴𝑔 = 𝑏 ∗ 𝑃𝑙𝑜𝑠𝑎

𝐴𝑔 = 100𝑐𝑚 ∗ 20𝑐𝑚 = 2000𝑐𝑚2

Área de Acero de refuerzo por contracción y temperatura.

𝐴𝑠 = 0.2% ∗ 𝐴𝑔

Reglamento Nacional de la Construcción (RNC 1983).

𝐴𝑠 =0.2

100∗ 2000𝑐𝑚2

𝐴𝑠 = 4.0𝑐𝑚2

Separación. (s)

Usando varilla #4 (1/2”)

As = 1.267cm2

𝑠 = 100𝑐𝑚 ÷ (4.0𝑐𝑚2

1.267𝑐𝑚2)

𝑠 = 31.67𝑐𝑚 < 45𝑐𝑚

Según AASTHO 2004 acápite 5.10.8.2.

El armado por contracción y Temperatura será; con varilla #4 @ 30cm

c) Revisión por cortante.

Generalmente en los cálculos de elementos de concreto reforzado, la mayor parte de los

diseñadores, obvian la revisión por cortante. En esta sección; se detalla como

procedimiento conservador el análisis por cortante.

Cortante Ultimo.



𝑉𝑢𝑙𝑡 = 𝐶𝑐𝑚 + 𝐶𝑐𝑣

𝑉𝑢𝑙𝑡 = 0.46𝑡𝑜𝑛 + 9.829𝑡𝑜𝑛

𝑉𝑢𝑙𝑡𝑖𝑚𝑜 = 10.289𝑡𝑜𝑛.

Área Real de la Sección de Corte (Ar).

𝐴𝑟 = 𝑏 ∗ 𝑡

𝐴𝑟 = 100𝑐𝑚 ∗ 17.5𝑐𝑚

𝐴𝑟 = 1750𝑐𝑚2

Resistencia al Cortante del concreto (Vr)

𝑉𝑟 = 0.9 ∗ 0.53 ∗ 𝑓´𝑐0.5

ACI 318 – 05 acápite 11.3.1.1 y 11.5.7.1

𝑉𝑟 = 0.9 ∗ 0.53 ∗ 235𝑘𝑔/𝑐𝑚2

𝑉𝑟 = 7.312𝑘𝑔/𝑐𝑚2

Cortante de la Sección Calculada. (Vsección)

𝑉𝑠𝑒𝑐𝑐𝑖𝑜𝑛 = 𝑉𝑟 ∗ 𝐴𝑟

𝑉𝑠𝑒𝑐𝑐𝑖𝑜𝑛 = 7312 ∗ 17500

𝑉𝑠𝑒𝑐𝑐𝑖𝑜𝑛 = 12,796𝑘𝑔

𝑉𝑠𝑒𝑐𝑐𝑖𝑜𝑛 = 12.8𝑡𝑜𝑛

V sección> V último: Por lo tanto la sección es resistente al cortante máximo, bajo las

condiciones de cargas analizadas.



9.2.5. Diseño de acera.

Datos.

Material Concreto

Reforzado

Peso específico del

concreto

2.4 Ton/m3

Resistencia del Concreto

(fć)

5000 Lbs/plg2

Acero de Refuerzo

grado 40 (fy)

2800 Kg/cm2

Longitud del puente 18 m

Espesor 20 Cm

Recubrimiento 2.5 Cm

Ancho 0.8 m

Ancho de Análisis de

Diseño

1.0 m

*DEU; es el método de diseño por resistencia Ultima

Tabla 9.2

Datos para el diseño de Acera.

Fuente propia.



Calculo de Cargas

a) Carga Muerta.

Poste.

𝐶𝑀𝑃𝑜𝑠𝑡𝑒 = [(0.2𝑚 ∗ 1𝑚 ∗ 0.3𝑚) − (0.2𝑚 ∗ 0.15𝑚 ∗ 0.2𝑚)] ∗ 2400𝑘𝑔/𝑚3 = 129.6𝑘𝑔

Barandas.

𝐶𝑀𝐵𝑎𝑟𝑎𝑛𝑑𝑎 = (0.15𝑚 ∗ 0.2𝑚 ∗ 1𝑚) ∗ 2400𝑘𝑔/𝑚3 = 72𝑘𝑔

Losa de Acera.

𝐶𝑀𝐴𝑐𝑒𝑟𝑎 = (0.2𝑚 ∗ 0.8𝑚 ∗ 1𝑚) +∗ 2400𝑘𝑔/𝑚3 = 384𝑘𝑔

Parte inferior de la Losa.

𝐶𝑀𝑃𝐼𝐿 = (0.2𝑚 ∗ 0.2𝑚 ∗ 1𝑚) ∗ 2400𝑘𝑔/𝑚3 = 96𝑘𝑔

Concepto Fuerza (kg) Brazo(m) Momento

(kg.m)

Poste 129.6 0.65 84.24

Baranda 72 0.575 41.4

Losa de

Acera

384 0.4 153.6

P. Inferior de

la losa

96 0.1 9.6

Total de

Carga

288.84

Tabla 9.3

Momentos en la losa

Fuente Propia.



b) Momento por Carga Viva.

Carga Viva Peatonal.

𝐶𝑉𝑃𝑒𝑎𝑡𝑜𝑛𝑎𝑙 = 70𝑘𝑔/𝑚2

𝑀𝐶𝑉𝑃 = (70𝑘𝑔/𝑚2 ∗ 0.5𝑚2 ∗ 1𝑚 ∗ 0.25𝑚)

𝑀𝐶𝑉𝑃 = 8.75𝑘𝑔. 𝑚

c) Carga Viva Vehicular.

Carga Viva de una llanta de un camión HS20-44+25%

𝐶𝑉𝑣 = 16000𝑙𝑏𝑠 ∗ 1.25 = 20000𝑙𝑏𝑠

𝐶𝑉𝑣 = 9090.9𝑘𝑔

d) Factor de distribución E.

𝐸 = 0.8 ∗ 𝑋 + 3.75

𝑋 = 0.8 − 0.3 = 0.5𝑚 = 1.64𝑓𝑡

𝐸 = 0.8 ∗ 1.90𝑓𝑡 + 3.75

𝐸 = 5.062𝑓𝑡 = 1.54𝑚

𝑃𝑐𝑣 =𝑃20

𝐸

𝑃𝑐𝑣 =9090.6𝑘𝑔. 𝑚

1.54𝑚

𝑃𝑐𝑣 = 5902.99𝑘𝑔

a) Factor de Impacto.

𝐼 =50

𝑆 + 125< 0.30

𝑆 = 0.8𝑚 = 2.624𝑓𝑡

𝐼 =50

2.624 + 125

𝐼 = 0.39 > 0.3; 𝑝𝑜𝑟 𝑙𝑜 𝑡𝑎𝑛𝑡𝑜 𝑠𝑒 𝑢𝑠𝑎𝑟𝑎 𝐼 = 0.30

𝑃𝑐𝑣 = 5902.99𝑘𝑔 ∗ 𝐼

𝑃𝑐𝑣 = 5902.99 ∗ 1.3



𝑃𝑐𝑣 = 7673.887𝑘𝑔

b) Momento por Carga Viva Vehicular.

𝑀𝑐𝑣 = 7673.887𝑘𝑔 ∗ (0.5𝑚)

𝑀𝑐𝑣 = 3836.94𝑘𝑔. 𝑚

Total de momento por Carga Viva.

𝑀𝑡𝑜𝑡 = 3836.94𝑘𝑔. 𝑚 + 8.75𝑘𝑔. 𝑚

𝑀𝑡𝑜𝑡 = 3845.69𝑘𝑔. 𝑚

c) Momento Último.

𝑀𝑢 = 1.3(𝑀𝑐𝑝 + 𝑀𝑐𝑣)

𝑀𝑢 = 1.3(288.84𝑘𝑔. 𝑚 + 3845.69𝑘𝑔. 𝑚)

𝑀𝑢 = 5374.889𝑘𝑔. 𝑚

Calculo de Refuerzo requerido.

a) Refuerzo por Momento Positivo.

Probando con varillas #6 (3/4”)


Aproximando el peralte efectivo (d) cm, d = 13.9cm

𝑅𝑢 =𝑀𝑈

∅ ∗ 𝑏 ∗ 𝑑2

𝑅𝑢 =537488.9

0.9 ∗ 100 ∗ 13. 92

𝑅𝑢 = 30.91

Asumiendo un porcentaje de acero.

𝜌 = 2.5%

𝑄 =𝜌

100∗ (

𝑓𝑦

𝑓´𝑐)

𝑄 = 0.025 ∗ (2800

235)



𝑄 = 0.297

b) Calculo de Factor K.

𝐾 = 1 − (0.59 ∗ 𝑄)

𝐾 = 1 − (0.59 ∗ 0.297)

𝐾 = 0.825

c) Capacidad Resistente de la acera (R1).

𝑅1 = 𝜙 ∗ 𝑄 ∗ 𝐾 ∗ 𝑓´𝑐

𝜙 = 0.9

AASTHO 5.5.4.2.1 “Construcción Convencional” para flexión y tracción del hormigón.

𝑅1 = 0.9 ∗ 𝑄 ∗ 𝐾 ∗ 𝑓´𝑐

𝑅1 = 0.9 ∗ 0.297 ∗ 0.825 ∗ 235𝑘𝑔/𝑐𝑚2

𝑅1 = 51.82𝑘𝑔/𝑐𝑚2

d) Calculo de Acero de Refuerzo.

𝐴𝑠 = 𝜌 ∗ 𝑏 ∗ 𝑑

𝐴𝑠 = 0.025 ∗ 100 ∗ 13.9

𝐴𝑠 = 34.75𝑐𝑚2

Calculo de la Separación.

𝑆 =285

34.75

𝑆 = 8𝑐𝑚

Por lo tanto, usar varilla #6 @ 8cm.

e) Calculo de Momento Resistente (MR).

Asumiendo:

100𝑐𝑚

8𝑐𝑚∗ 2.58𝑐𝑚2 = 35.625𝑐𝑚2 𝑒𝑛 1𝑚

𝑎 =𝐴𝑠 ∗ 𝑓𝑦

0.85 ∗ 𝑓´𝑐 ∗ 𝑏



𝑎 =35.625𝑐𝑚2 ∗ 2800𝑘𝑔/𝑐𝑚2

0.85 ∗ 235𝑘𝑔/𝑐𝑚2 ∗ 100𝑐𝑚

𝑎 = 4.99𝑐𝑚

𝑀𝑅 = 𝑅1 ∗ 𝑏 ∗ 𝑑2

𝑀𝑅 = 51.82𝑘𝑔/𝑐𝑚2 ∗ 100𝑐𝑚 ∗ (13.9𝑐𝑚)2

𝑀𝑅 = 10,012.14𝑘𝑔. 𝑚

𝑀𝑅 > 𝑀𝑢 𝑶𝑲

f) Acero de distribución paralelo al tráfico.

%𝐴𝑠 =220

√𝑆< 67%

%𝐴𝑠 =220

√2.624

%𝐴𝑠 = 135%; 𝑢𝑠𝑎𝑟 67%

𝐴𝑠𝑑 = 0.67 ∗ 0.285𝑐𝑚2

𝐴𝑠𝑑 = 0.191𝑐𝑚2/𝑐𝑚

Probando con Varilla #5 (5/8”)

𝐴𝑣𝑎𝑟 = 1.98𝑐𝑚2/𝑐𝑚

g) Calculo de la Separación (s).

𝑆 = 1.98/#5/0.191

𝑆 = 10𝑐𝑚/#5

Por tanto, usar varillas #5 @10cm como Acero de Distribución paralelo al tráfico.

h) Acero en Cara Superior por Temperatura.

𝜌 = 0.002

𝐴𝑠𝑡 = 0.002 ∗ 20𝑐𝑚 ∗ 1.00

𝐴𝑠𝑡 = 0.04𝑐𝑚2/𝑐𝑚

Probando Varillas Numero 4 (1/2”)

𝐴𝑣𝑎𝑟 = 1.27𝑐𝑚2/𝑐𝑚

𝑆 = 1.27/#4/0.04



𝑆 = 30𝑐𝑚/#4

Usar Mínimo: varillas #4 @ 30cm

9.2.6. Diseño de diafragma

a) Datos.

Peralte de la Viga 0.8 m

Peso del Concreto 2.4 ton/m3

Peso del Asfalto 1.8 ton/m3

Concreto (fć) 235 kg/cm2

Acero Grado 70 4200 kg/cm2

Longitud del puente 30 m

Peralte de Carpeta 0.025 m

Peralte de la Losa 0.3 m

Numero de Diafragamas 5 uni

Peralte del Diafragama 0.8 m

Ancho del Diafragama 0.3 m

Amplificador de Carga

Muerta

1.4 Factores

Amplificador de Carga

Viva

1.7

Tabla 9.4

Datos para el diseño de diafragma

Fuente Propia.



b) Según la AASTHO la ubicación de los diafragmas deberá ser en los extremos, a

los tercios del puente y a la mitad respectivamente. Por lo tanto la separación entre

diafragmas (Sd) será:

𝑆𝑑 =𝐿𝑃

𝑁𝑑 − 1

𝑆𝑑 =18𝑚

4 − 1

𝑆𝑑 = 6𝑚

Habrá 4 diafragmas y tendrán 6 metros de separación entre claros.

c) Recubrimiento de Acero (re).

𝑟𝑒 = 0.05𝑚

Peralte Efectivo.

𝑑 = ℎ𝑑 − 𝑟𝑒

𝑑 = 0.8𝑚 − 0.05𝑚

𝑑 = 0.75𝑚

d) Longitud del Diafragma (Ld) es:

𝐿𝑑 = 𝑆𝑣𝑐 − 𝑏𝑤

𝐿𝑑 = 1.26𝑚 − 0.4𝑚

𝐿𝑑 = 0.86𝑚

Análisis estructural.

a) Peso del Diafragma (W).

𝑊 = 𝐻𝑑 ∗ 𝐵𝑑 ∗ 𝑊𝑐𝑜𝑛𝑐

𝑊 = 0.8𝑚 ∗ 0.3𝑚 ∗ 2.4𝑡𝑜𝑛/𝑚3

𝑊 = 0.576𝑡𝑜𝑛/𝑚



b) Área Tributaria de Carga Muerta (At) que Actuara sobre el diafragma.

𝐴𝑡 = 𝑆𝑑 ∗ 𝐿𝑑

𝐴𝑡 = 6.0𝑚 ∗ 0.86𝑚

𝐴𝑡 = 5.16𝑚2

c) Carga distribuida de la losa (wlosa) y Carpeta de Rodamiento (wcar).

𝑤𝑙𝑜𝑠𝑎 =𝐴𝑡 ∗ 𝑊𝑐𝑜𝑛 ∗ 𝑃𝑙𝑜𝑠𝑎

𝐿𝑑

𝑤𝑙𝑜𝑠𝑎 =5.16𝑚2 ∗ 2.4𝑡𝑜𝑛/𝑚3 ∗ 0.225𝑚

0.86𝑚= 3.15𝑡𝑜𝑛/𝑚

d) Carga Ultima Distribuida (wu).

𝑤𝑢 = 1.4(𝑤𝑙𝑜𝑠𝑎 + 𝑊)

𝑤𝑢 = 1.4(3.15𝑡𝑜𝑛/𝑚 + 0.576𝑡𝑜𝑛/𝑚)

𝑤𝑢 = 5.216𝑡𝑜𝑛/𝑚

e) Carga Última por Carga Muerta (Vum).

𝑣𝑢𝑚 =𝑤𝑢 ∗ 𝐿𝑑

2

𝑣𝑢𝑚 =5.216𝑡𝑜𝑛/𝑚 ∗ 0.86𝑚

2

𝑣𝑢𝑚 = 2.243𝑡𝑜𝑛

f) Momento Último por Carga Muerta (MUcm)

𝑀𝑈𝑐𝑚 =𝑤𝑢 ∗ 𝐿𝑑2

10

𝑀𝑈𝑐𝑚 =5.216𝑡𝑜𝑛/𝑚 ∗ (0.86𝑚)2

10

𝑀𝑈𝑐𝑚 = 0.386𝑡𝑜𝑛. 𝑚

El cortante y el momento por carga Viva, son los mismos de la loza.

𝑉𝑐𝑣 = 9.829𝑡𝑜𝑛

𝑀𝑐𝑣 = 0.083



Carga Cortante Ultimo

(ton)

Momento Ultimo

(ton.m)

Muerta 2.243 0.386

Viva 9.829 0.083

Total 12.072 0.469

a) Diseño por Resistencia Última.

Asumiendo el Porcentaje mínimo de Acero.

𝑝 = 0.5%

𝑄 =𝑝

100∗ (

𝐹𝑦

𝐹´𝑐)

𝑄 = 0.005 ∗ (4200

235)

𝑄 = 0.0894

b) Calculo del Factor K.

𝐾 = 1 − (0.59 ∗ 𝑄)

𝐾 = 1 − (0.59 ∗ 0.0894)

𝐾 = 0.947

c) Capacidad Resistente de la Losa. (R1)

𝑅1 = ∅ ∗ 𝑄 ∗ 𝐾 ∗ 𝑓´𝑐

∅ = 0.9

AASTHO 5.5.4.2.1; “Construcción Convencional” para la flexión y tracción del hormigón.

𝑅1 = 0.9 ∗ 0.0894 ∗ 0.947 ∗ 235

𝑅1 = 17.906𝑘𝑔/𝑐𝑚2

Tabla 9.5

Cortante y Momento ultimo para el diseño diafragma.

Fuente Propia



d) Momento Resistente (Mr).

𝑀𝑟 = 𝑅1 ∗ 𝑏 ∗ 𝑑2

𝑀𝑟 = 17.906𝑘𝑔/𝑐𝑚2 ∗ 30𝑐𝑚 ∗ 75𝑐𝑚

𝑀𝑟 = 3,021,637.5𝑘𝑔. 𝑐𝑚

𝑀𝑟 = 30.21𝑡𝑜𝑛. 𝑚

El momento Resistente es mucho mayor que el momento Último.

30.21ton.m > 0.469ton.m OK.

e) Acero de refuerzo principal.

𝐴𝑠 = 0.5%(𝑏 ∗ 𝑑)

𝐴𝑠 = 0.005 ∗ 30𝑐𝑚 ∗ 75𝑐𝑚

𝐴𝑠 = 11.25𝑐𝑚2

Usando varillas #6 (3/4”)


f) Calculo de Número de Varillas.

𝑁 =𝐴𝑠

𝐴𝑣𝑎𝑟

𝑁 =11.25

2.85

𝑁 = 3.95𝑣𝑎𝑟 = 4 𝑣𝑎𝑟𝑖𝑙𝑙𝑎𝑠



9.2.7. Diseño de Viga Exterior e interior.

Calculo de Momento Máximo de la Carga Viva.

Carga Viva HS20-44+25%

Figura 9.2 Sección Transversal del puente

Fuente: Propia

Figura 9.3 Carga vehicular HS20-44 +25%

Fuente: Propia



𝑃4 = 8000𝑙𝑏 ∗ 1.25 = 10,000𝑙𝑏 → 4535.924𝑘𝑔

𝑃16 = 32,000𝑙𝑏 ∗ 1.25 = 40,000𝑙𝑏 → 18,143.696𝑘𝑔

𝑅 = 4535.924𝑘𝑔 + (18,143.696𝑘𝑔 ∗ 2)

𝑅 = 40,823.316𝑘𝑔

+↺ 𝑀𝐴 = 0

−18,143.696𝑘𝑔(4.27𝑚) − 18143.696𝑘𝑔(13.41𝑚) − 𝑅𝑋 = 0

𝑋1 =18,143.696𝑘𝑔(4.27𝑚) + 18143.696𝑘𝑔(13.41𝑚)

40,823.316𝑘𝑔

𝑋1 = 7.86𝑚

𝑋2 = 9.14𝑚 − 7.86𝑚 = 1.28𝑚

+↺ 𝑀𝐿 = 0

−4535.424𝑘𝑔(4.09𝑚) − 18,143.696𝑘𝑔(8.36𝑚) − 18143.696𝑘𝑔(17.5𝑚)

−𝑅𝐷(18𝑚) = 0

𝑅𝐷 = 27,101.416𝑘𝑔

Figura 9.4 Líneas de influencias en el puente

Fuente: Propia



+↺ 𝑀𝐷 = 0

4535.424𝑘𝑔(13.91𝑚) − 18,143.696𝑘𝑔(9.64𝑚) − 18143.696𝑘𝑔(13.91𝑚) − 𝑅𝐿(18𝑚)

= 0

𝑅𝐿 = 13,727.9𝑘𝑔

a) Momento Máximo.

𝑀𝑚𝑎𝑥 = −18,143.696𝑘𝑔 (9.14𝑚 − 1.28𝑚

2) + 27,101.416𝑘𝑔(9𝑚)

𝑀𝑚𝑎𝑥 = 175,595.16𝑘𝑔. 𝑚

b) Factor de Distribución de Llantas.

1.26𝑚 = 4.13𝑓𝑡

𝑆

5.5=

4.13

5.5= 0.751 𝑝𝑜𝑟 𝑙𝑙𝑎𝑛𝑡𝑎.

𝑝𝑜𝑟 𝑡𝑎𝑛𝑡𝑜 0.751

2= 0.376 𝑝𝑜𝑟 𝑒𝑗𝑒.

Figura 9.5 Carga de eje trasero del vehículo en la

segunda parte del puente.

Fuente: Propia



c) Factor de Impacto.

Longitud de Puente: 18m.

18𝑚 = 59.04𝑓𝑡

𝐼 =50

𝐿𝑝 + 125< 0.30

𝐼 =50

59.04 + 125= 0.27

Se usare 0.27 como factor de impacto.

𝑀𝑐𝑣 = 175,595.16𝑘𝑔. 𝑚 ∗ (1.27 ∗ 0.376)

𝑀𝑐𝑣 = 82,529.73𝑘𝑔. 𝑚

Diseño de Viga Exterior

Figura 9.6 Diseño de viga exterior

Fuente: Propia



Claro de la viga = 1800cm.

Acero Fy = 5000kg/cm2; este es un acero de alta resistencia y poca deformación.

Concreto Fć = 350kg/cm2; se hace trabajar a 2/3 de su resistencia real 235kg/cm2.

a) Calculo del Ares Necesaria.

Ancho efectivo del patín. (b)

6𝑡 + 𝑏´ = (6 ∗ 20𝑐𝑚) + 40𝑐𝑚 = 160𝑐𝑚

𝐿

12+ 𝑏 =

1800𝑐𝑚

12+ 40𝑐𝑚 = 190𝑐𝑚

c.a.c = 83cm; se tiene que usar la distancia menor que este caso es 83cm.

b) Cargas Permanentes.

𝐵𝑎𝑟𝑎𝑛𝑑𝑎𝑠 = 0.15𝑚 ∗ 0.2𝑚 ∗ 2400𝑘𝑔/𝑚3 = 72𝑘𝑔/𝑚

𝑃𝑜𝑠𝑡𝑒 = [(0.2𝑚 ∗ 0.3𝑚 ∗ 0.1𝑚) − (0.15𝑚 ∗ 0.2𝑚 ∗ 0.3𝑚)] ∗2400

𝑘𝑔𝑚3⁄

2= 61.2𝑘𝑔/𝑚

𝐴𝑐𝑒𝑟𝑎 = 0.8𝑚 ∗ 0.3𝑚 ∗ 2400𝑘𝑔/𝑚3 = 240𝑘𝑔/𝑚

𝑉𝑖𝑔𝑎 = 0.4𝑚 ∗ 1𝑚 ∗ 2400𝑘𝑔/𝑚3 = 960𝑘𝑔/𝑚

𝐶𝑎𝑟𝑝𝑒𝑡𝑎 𝐴𝑠𝑓𝑎𝑙𝑡𝑖𝑐𝑎 = 0.025𝑚 ∗ 0.63𝑚 ∗ 1800𝑘𝑔/𝑚3 = 28.35𝑘𝑔/𝑚

𝐿𝑜𝑠𝑎 = 0.175𝑚 ∗ 1𝑚 ∗ 2400𝑘𝑔/𝑚3 = 420𝑘𝑔/𝑚3

𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 = 1781.55𝑘𝑔

c) Momento Máximo.

𝑀𝑚𝑎𝑥 =1781.55𝑘𝑔(18𝑚)2

8

𝑀𝑚𝑎𝑥 = 72,152.78𝑘𝑔. 𝑚

d) Momento Último.

𝑀𝑢 = (1.3 ∗ 72,152.78𝑘𝑔. 𝑚) + (1.6 ∗ 82,529.73𝑘𝑔. 𝑚)

𝑀𝑢 = 225,846.18𝑘𝑔. 𝑚

e) Momento Nominal Requerido.



𝑀𝑛 =𝑀𝑢

∅=

225,846.18𝑘𝑔. 𝑚

0.9= 250,940.20𝑘𝑔. 𝑚

f) Recubrimiento Propuesto.

𝑟 = 5𝑐𝑚

g) Peralte Efectivo.

𝑑 = 120𝑐𝑚 − 5𝑐𝑚

𝑑 = 115𝑐𝑚

Se supone que el bloque de compresión quedo dentro del patín, se puede aplicar la ecuación

de flexión.

𝑀𝑅 = 𝑏´ ∗ 𝑑2 ∗ 𝑓´𝑐 ∗ 𝜔(1 − 0.59𝜔)

250,940.20𝑘𝑔. 𝑚 = 83𝑐𝑚 ∗ (115𝑐𝑚)2 ∗ 235𝑘𝑔/𝑐𝑚2 ∗ 𝜔(1 − 0.59𝜔)

250,940.20𝑘𝑔. 𝑚 = 𝜔(257,953,625𝑘𝑔. 𝑚) − 152192638𝜔2

𝜔 = 0.1036

𝜌 =𝜔 ∗ 𝑓´𝑐

𝑓𝑦

𝜌 =0.1036 ∗ 235𝑘𝑔/𝑐𝑚2

4200𝑘𝑔/𝑐𝑚2

𝜌 = 0.0060

h) Calculo de Área de Acero.

𝐴𝑠 = 𝜌 ∗ 𝑏 ∗ 𝑑

𝐴𝑠 = 0.0060 ∗ 83𝑐𝑚 ∗ 115𝑐𝑚

𝐴𝑠 = 57.27𝑐𝑚2

i) Calculo de Separación.



Usando Varilla #6 (1 1/8”)


𝑆 =57.27𝑐𝑚2

6.42𝑐𝑚2= 8.92𝑣𝑎𝑟

Se recomienda el uso de 9 varillas #9 @ 8cm.

j) Calculo de Factor T.


𝑇 = 57.27𝑐𝑚2 ∗ 5000𝑘𝑔/𝑐𝑚2

𝑇 = 286,355𝑘𝑔

Se ha comprobado que el bloque de compresión quedo dentro del patín.

k) Profundidad de Bloque.

𝑎 =𝐴𝑠 ∗ 𝑓𝑦

0.85 ∗ 𝑓´𝑐 ∗ 𝑏

𝑎 =57.27𝑐𝑚2 ∗ 5000𝑘𝑔/𝑐𝑚2

0.85 ∗ 235𝑘𝑔/𝑐𝑚2 ∗ 83𝑐𝑚

𝑎 = 17.27𝑐𝑚

Como 𝑎 < 𝑡 la hipótesis es correcta y la viga trabaja como rectangular.

Armado propuesto

9 varillas #9 = 57.78cm

Figura 9.7 Armado propuesto

Fuente: Propia



𝑟 =(𝐴1 ∗ 𝑦1) + (𝐴2 ∗ 𝑦2) + (𝐴3 ∗ 𝑦3)

𝐴1 + 𝐴2 + 𝐴3

𝑟 =8.03𝑐𝑚(27.8𝑐𝑚2) + 16.03𝑐𝑚(27.8𝑐𝑚2) + 24.03𝑐𝑚(27.8𝑐𝑚2)

27.8𝑐𝑚2 + 27.8𝑐𝑚2 + 27.8𝑐𝑚2

𝑟 = 23.14𝑐𝑚

l) Revisión Limitaciones de Acero.


d efectivo.

𝑑 = 120𝑐𝑚 − 23.14𝑐𝑚 = 96.86𝑐𝑚

𝐴𝑠𝑚𝑖𝑛 =14𝑘𝑔/𝑐𝑚2

5000𝑘𝑔/𝑐𝑚2∗ 40𝑐𝑚 ∗ 96.86𝑐𝑚

𝐴𝑠𝑚𝑖𝑛 = 10.85𝑐𝑚2

𝐴𝑠 > 𝐴𝑠𝑚𝑖𝑛

m) Acero Máximo.

𝜌𝑏 =𝛽1 ∗ 0.85 ∗ 𝑓´𝑐

𝑓𝑦∗

600

600 + 𝑓𝑦

𝜌𝑏 =0.85 ∗ 0.85 ∗ 235𝑘𝑔/𝑐𝑚2

5000𝑘𝑔/𝑐𝑚2 ∗6000

6000 + 5000𝑘𝑔/𝑐𝑚2

𝜌𝑏 = 0.0622

𝜌𝑚𝑎𝑥 = 0.75 ∗ 𝜌𝑏

𝜌𝑚𝑎𝑥 = 0.75 ∗ 0.0622

𝜌𝑚𝑎𝑥 = 0.0467 < 0.0060

Si cumple las limitaciones de Acero.

𝜌 =𝐴𝑠

𝑏 ∗ 𝑑



𝜌 =57.78𝑐𝑚2

83𝑐𝑚 ∗ 96.86𝑐𝑚

𝜌 = 0.0072

𝜔 =0.0072 ∗ 5000𝑘𝑔/𝑐𝑚2


𝜔 = 0.1532

n) Calculo de Momento Resistente.

𝑀𝑅 = 𝜙 ∗ 𝑏 ∗ 𝑑2 ∗ 𝑓´𝑐 ∗ 𝜔(1 − 0.59𝜔)

𝑀𝑅 = 0.9 ∗ 83𝑐𝑚 ∗ (96.86𝑐𝑚)2 ∗ 235𝑘𝑔/𝑐𝑚2 ∗ 0.1532 ∗ (1 − (0.59 ∗ 0.1532))

𝑀𝑅 = 229,505.1𝑘𝑔. 𝑚 > 225,846.18𝑘𝑔. 𝑚


El diseño esta correcto pues el momento Resistente es Mayor que el Momento Ultimo.

Diseño de la Viga Interior.

Claro de la Viga = 1800cm

Concreto fć = 235 kg/cm2

Acero fy = 4200kg/cm2

Reglamento ACI 318 – 05

a) Calculo de área necesaria.

Ancho efectivo del patín, b.

16𝑡 + 𝑏´ = 16(20𝑐𝑚) + 40 = 360𝑐𝑚

𝐿

4=

1800𝑐𝑚

4= 450𝑐𝑚

𝑐. 𝑎. 𝑐 = 126𝑐𝑚

Por lo tanto, se usara la distancia menor,

en este caso 126cm.

b) Cargas Permanentes.

Figura 9.8 Diseño de viga interior

Fuente: Propia



𝐿𝑜𝑠𝑎 = 1.26𝑚 ∗ 0.2𝑚 ∗ 2400𝑘𝑔/𝑚3 = 604.8𝑘𝑔/𝑚

𝐶𝑎𝑟𝑝𝑒𝑡𝑎 𝐴𝑠𝑓𝑎𝑙𝑡𝑖𝑐𝑎 = 0.025𝑚 ∗ 1.26𝑚 ∗ 1800𝑘𝑔/𝑚3 = 56.7𝑘𝑔/𝑚

𝑉𝑖𝑔𝑎 = 1𝑚 ∗ 0.4𝑚 ∗ 2400𝑘𝑔/𝑚3 = 960𝑘𝑔/𝑚

𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 = 1621.5𝑘𝑔/𝑚

c) Momento Máximo.

𝑀𝑐𝑚 =𝑤 ∗ 𝐿2

8

𝑀𝑐𝑚 =1621.5𝑘𝑔/𝑚 ∗ (18𝑚)2

8

𝑀𝑐𝑚 = 65,670.75𝑘𝑔. 𝑚

d) Momento Último.

𝑀𝑢 = 1.3𝑀𝑐𝑚 + 1.6𝑀𝑐𝑣

𝑀𝑢 = 1.3(65,670.75𝑘𝑔. 𝑚) + 1.6(82,529.73𝑘𝑔. 𝑚)

𝑀𝑢 = 217,419.54𝑘𝑔. 𝑚

e) Momento Nominal Requerido.

𝑀𝑛 =𝑀𝑢

𝜙

𝑀𝑛 =217,419.54𝑘𝑔. 𝑚

0.9

𝑀𝑛 = 241,577.27𝑘𝑔. 𝑚

f) Recubrimiento Propuesto.

𝑟 = 15𝑐𝑚

g) Peralte Efectivo.

𝑑 = 120𝑐𝑚 − 15𝑐𝑚 = 105𝑐𝑚



Si se supone que el bloque de compresión queda dentro del patín, se puede aplicar la

ecuación de Flexión.

𝑀𝑅 = 𝑏´ ∗ 𝑑2 ∗ 𝑓´𝑐 ∗ 𝜔(1 − 0.59𝜔)

241,577.27𝑘𝑔. 𝑚 = 126𝑐𝑚 ∗ (105𝑐𝑚)2 ∗ 235𝑘𝑔/𝑐𝑚2 ∗ 𝜔(1 − 0.59𝜔)

241,577.27𝑘𝑔. 𝑚 = 𝜔(326,450,250𝑘𝑔. 𝑚) − 192,605,647.5𝜔2

𝜔 = 0.0776

𝜌 =𝜔 ∗ 𝑓´𝑐

𝑓𝑦

𝜌 =0.0776 ∗ 235𝑘𝑔/𝑐𝑚2


𝜌 = 0.0036

h) Calculo de Área de Acero.

𝐴𝑠 = 𝜌 ∗ 𝑏 ∗ 𝑑

𝐴𝑠 = 0.0036 ∗ 126𝑐𝑚 ∗ 105𝑐𝑚

𝐴𝑠 = 47.63𝑐𝑚2

i) Calculo de Separación.

Usando Varilla #8 (1”)


𝑆 =47.63𝑐𝑚2

5.07𝑐𝑚2= 9.4𝑣𝑎𝑟

Se recomienda el uso de 12 varillas #8 @ 7cm

j) Calculo de Facto T.


𝑇 = 47.63𝑐𝑚2 ∗ 5000𝑘𝑔/𝑐𝑚2

𝑇 = 238,150𝑘𝑔

Se ha comprobado que el bloque de compresión quedo dentro del patín.



k) Profundidad de Bloque.

𝑎 =𝐴𝑠∗𝑓𝑦

0.85∗𝑓´𝑐∗𝑏

𝑎 =47.63𝑐𝑚2 ∗ 5000𝑘𝑔/𝑐𝑚2

0.85 ∗ 235𝑘𝑔/𝑐𝑚2 ∗ 126𝑐𝑚

𝑎 = 9.46𝑐𝑚

Como 𝑎 < 𝑡 la hipótesis es correcta y

la viga trabaja como rectangular.

Armado propuesto

9 varillas #9 = 57.78cm

𝑟 =(𝐴1 ∗ 𝑦1) + (𝐴2 ∗ 𝑦2) + (𝐴3 ∗ 𝑦3)

𝐴1 + 𝐴2 + 𝐴3

𝑟 =7.86𝑐𝑚(34.34𝑐𝑚2) + 14.86𝑐𝑚(34.34𝑚2) + 21.86𝑐𝑚(34.34𝑐𝑚2)

34.34𝑐𝑚2 + 34.34𝑐𝑚2 + 34.34𝑐𝑚2

𝑟 = 25.16𝑐𝑚

l) Revisión Limitaciones de Acero.


d efectivo.

𝑑 = 120𝑐𝑚 − 25.16𝑐𝑚 = 94.84𝑐𝑚

𝐴𝑠𝑚𝑖𝑛 =14𝑘𝑔/𝑐𝑚2

5000𝑘𝑔/𝑐𝑚2∗ 40𝑐𝑚 ∗ 94.84𝑐𝑚

𝐴𝑠𝑚𝑖𝑛 = 10.62𝑐𝑚2

𝐴𝑠 > 𝐴𝑠𝑚𝑖𝑛

m) Acero Máximo.

𝜌𝑏 =𝛽1 ∗ 0.85 ∗ 𝑓´𝑐

𝑓𝑦∗

600

600 + 𝑓𝑦

Figura 9.9 Armado propuesto

Fuente: Propia



𝜌𝑏 =0.85 ∗ 0.85 ∗ 235𝑘𝑔/𝑐𝑚2

5000𝑘𝑔/𝑐𝑚2 ∗6000

6000 + 5000𝑘𝑔/𝑐𝑚2

𝜌𝑏 = 0.062

𝜌𝑚𝑎𝑥 = 0.75 ∗ 𝜌𝑏

𝜌𝑚𝑎𝑥 = 0.75 ∗ 0.0622

𝜌𝑚𝑎𝑥 = 0.0467 > 0.0033

Si cumple las limitaciones de Acero.

𝜌 =𝐴𝑠

𝑏 ∗ 𝑑

𝜌 =60.84𝑐𝑚2

126𝑐𝑚 ∗ 94.84𝑐𝑚

𝜌 = 0.0051

𝜔 =0.0051 ∗ 5000𝑘𝑔/𝑐𝑚2


𝜔 = 0.1085

n) Calculo de Momento Resistente.

𝑀𝑅 = 𝜙 ∗ 𝑏 ∗ 𝑑2 ∗ 𝑓´𝑐 ∗ 𝜔(1 − 0.59𝜔)

𝑀𝑅 = 0.9 ∗ 126𝑐𝑚 ∗ (94.84𝑐𝑚)2 ∗ 235𝑘𝑔/𝑐𝑚2 ∗ 0.1085 ∗ (1 − (0.59 ∗ 0.1085))

𝑀𝑅 = 243,423.57𝑘𝑔. 𝑚 > 217,419.54𝑘𝑔. 𝑚




Distribución de Estribos en Vigas.

a) En Viga Interior.

Fy = 2800kg/cm2

Fć = 235kg/cm2

d = 95cm

+↺ 𝑀𝐷 = 0

𝑃16(18 − 𝑑´) + 𝑃16(18 − 𝑑´ − 9.14) + 𝑃4(18 − 𝑑´ − 13.41) + [1621.5 (182

2⁄ )]

− 𝑅𝐿(18) = 0

𝑃16(18 − 0.95) + 𝑃16(18 − 0.95 − 9.14) + 𝑃4(18 − 0.95 − 13.41) + [1,621.5 (182

2⁄ )]

− 𝑅𝐿(18) = 0

18,143.696(17.05) + 18,143.696(7.91) + 4,535.924(3.64) + 1,621.5(162) − 𝑅𝐿(18)

𝑅𝐿 = 40,697.02𝑘𝑔

∑ 𝐹𝑦 = 𝑅𝐿 + 𝑅𝐷(18,143.696 ∗ 2) − 4,535.924 − 29,187

Figura 9.10 Distribución de cargas en viga interior

Fuente: Propia



𝑅𝐷 = 29,313.824𝑘𝑔

a) Diseño al Cortante.

∅𝑉𝑐 = 0.5 ∗ √𝑓´𝑐 ∗ 𝑏𝑤 ∗ 𝑑

∅𝑉𝑐 = 0.5 ∗ √235𝑘𝑔/𝑐𝑚2 ∗ 40

∗ 95

∅𝑉𝑐 = 29,126.45𝑘𝑔

∅𝑉𝑐 = 0.85 ∗ 29,126.45𝑘𝑔

∅𝑉𝑐 = 24,757.48𝑘𝑔


𝑉𝑠 =𝑉𝑣 − ∅𝑉𝑐

∅

𝑉𝑠 =40,697.02−24,757.48

0.85

𝑉𝑠 = 18,752.40𝑘𝑔

𝑆 =𝐴𝑣 ∗ 𝑓𝑦 ∗ 𝑑

𝑉𝑠

𝑆 =4𝑐𝑚2 ∗ 2800𝑘𝑔/𝑐𝑚2 ∗ 95𝑐𝑚

18,752.40𝑘𝑔

𝑆 = 56.7𝑐𝑚 = 57𝑐𝑚

b) Separación Máxima.

𝑑

3=

95𝑐𝑚

3= 31.6𝑐𝑚 > 30𝑐𝑚; 𝐴𝐴𝑆𝑇𝐻𝑂 2004 𝑎𝑐á𝑝. 5.10.3.2

Separación Máxima para el resto de los estrobos.

𝑑

2=

95𝑐𝑚

2= 47.5𝑐𝑚 > 45𝑐𝑚; 𝐴𝐴𝑆𝑇𝐻𝑂 2004 𝑎𝑐á𝑝. 5.10.3.2

Los primeros 5m @ 30cm, luego @ 45cm.

Figura 9.11 Grafico de cortantes

Fuente: Propia



2) Viga Exterior.

Figura 9.13 Grafico de cortantes

Fuente: Propia

Figura 9.12 Distribución de cargas en viga exterior

Fuente: Propia



d = 97cm

+↺ 𝑀𝐷 = 0

𝑃16(18 − 𝑑´) + 𝑃16(18 − 𝑑´ − 9.14) + 𝑃4(18 − 𝑑´ − 13.41) + [1781.55 (182

2⁄ )]

− 𝑅𝐿(18) = 0

𝑃16(18 − 0.97) + 𝑃16(18 − 0.97 − 9.14) + 𝑃4(18 − 0.97 − 13.41) + [1,621.5 (182

2⁄ )]

− 𝑅𝐿(18) = 0

𝑅𝐿 = 42,110.47𝑘𝑔

∑ 𝐹𝑦 = 𝑅𝐿 + 𝑅𝐷(18,143.696 ∗ 2) − 4,535.924 − 32,067.9 = 0

𝑅𝐷 + 𝑅𝐿 − 72891.22 = 0

𝑅𝐷 = 30,780.75𝑘𝑔

a) Diseño al Cortante.

∅𝑉𝑐 = 0.5 ∗ √𝑓´𝑐 ∗ 𝑏𝑤 ∗ 𝑑

∅𝑉𝑐 = 0.5 ∗ √235𝑘𝑔/𝑐𝑚2 ∗ 40𝑐𝑚 ∗ 97𝑐𝑚

∅𝑉𝑐 = 29,739.64𝑘𝑔

∅𝑉𝑐 = 0.85 ∗ 29,739.64𝑘𝑔

∅𝑉𝑐 = 25,278.48𝑘𝑔


𝑉𝑠 =𝑉𝑣 − ∅𝑉𝑐

∅

𝑉𝑠 =42,110.47 − 25,278.69

0.85

𝑉𝑠 = 19,802.09𝑘𝑔

𝑆 =𝐴𝑣 ∗ 𝑓𝑦 ∗ 𝑑

𝑉𝑠

𝑆 =4𝑐𝑚2 ∗ 2800𝑘𝑔/𝑐𝑚2 ∗ 97𝑐𝑚

19,802.09𝑘𝑔

𝑆 = 56.7𝑐𝑚 = 57𝑐𝑚

b) Separación Máxima.



𝑑

3=

97𝑐𝑚

3= 32𝑐𝑚 > 30𝑐𝑚; 𝐴𝐴𝑆𝑇𝐻𝑂 2004 𝑎𝑐á𝑝. 5.10.3.2

Separación Máxima para el resto de los estrobos.

𝑑

2=

95𝑐𝑚

2= 47.5𝑐𝑚 > 45𝑐𝑚; 𝐴𝐴𝑆𝑇𝐻𝑂 2004 𝑎𝑐á𝑝. 5.10.3.2

Los primeros 5m @ 30cm, luego @ 45cm.



Deflexión en Vigas.

Deflexión en Viga Interior.


1000

∆𝑚𝑎𝑥 =1800𝑐𝑚

1000

∆𝑚𝑎𝑥 = 1.8𝑐𝑚

a) Deflexión por Carga Muerta.

∆𝑐𝑚 =5 ∗ 𝜔 ∗ 𝐿4

384 ∗ 𝐸 ∗ 𝐼

b) Calculo de Inercia.

𝐼 =𝑏 ∗ ℎ3

12

𝐼 =126𝑐𝑚 ∗ (20𝑐𝑚)3

12+

40 ∗ (75𝑐𝑚)3

12

𝐼 = 1,490,250𝑐𝑚4

∆𝑐𝑚 =5 ∗ 1621.5 ∗ 18004

384 ∗ (2 ∗ 106) ∗ 1,490,250

∆𝑐𝑚 = 0.74𝑐𝑚

c) Deflexión por Carga.

𝑊𝑐𝑣 =[2 (

162.2) + (

162.2) + (

42.2) ∗ 1000]

2800

𝑊𝑐𝑣 =18.18𝑘𝑔

𝑐𝑚

∆𝑐𝑣 =5 ∗ 18.2 ∗ 18004

384 ∗ (2 ∗ 106) ∗ 1,490,250

∆𝑐𝑣 = 0.03𝑐𝑚



∑ ∆= 0.83 + 074 = 1.57𝑐𝑚

∑ ∆ < ∆𝑚𝑎𝑥

1.6 < 1.8

Si cumple.

Deflexión en Viga Exterior.


1000

∆𝑚𝑎𝑥 =1800𝑐𝑚

1000

∆𝑚𝑎𝑥 = 1.8𝑐𝑚

a) Deflexión por Carga Muerta.

∆𝑐𝑚 =5 ∗ 𝜔 ∗ 𝐿4

384 ∗ 𝐸 ∗ 𝐼

b) Calculo de Inercia.

𝐼 =𝑏 ∗ ℎ3

12

𝐼 =97𝑐𝑚 ∗ (20𝑐𝑚)3

12+

40 ∗ (77𝑐𝑚)3

12

𝐼 = 1,586,443.33𝑐𝑚4

∆𝑐𝑚 =5 ∗ 1781.55 ∗ 18004

384 ∗ (2 ∗ 106) ∗ 1,586,443.33

∆𝑐𝑚 = 0.77𝑐𝑚

Deflexión por Carga Viva.

𝑊𝑐𝑣 =[2 (

162.2) + (

162.2) + (

42.2) ∗ 1000]

2800

𝑊𝑐𝑣 =18.18𝑘𝑔

𝑐𝑚



∆𝑐𝑣 =5 ∗ 18.2 ∗ 18004

384 ∗ (2 ∗ 106) ∗ 1,586,443.33

∆𝑐𝑣 = 0.78𝑐𝑚

∑ ∆= 0.78 + 0.77 = 1.55𝑐𝑚

∑ ∆ < ∆𝑚𝑎𝑥

1.55 < 1.8

Si cumple.



9.3. Modelamiento de SAP.

El Software SAP2000 tiene la finalidad de uso del modelamiento de la estructura, para la

obtención de momentos y de esta forma comparar con las normativas, si se mantienen

dentro del margen critico de diseño.

Al momento de diseño del puente en estudio se tomaron en cuenta las dimensiones

propuestas, que según los cálculos realizados manualmente cumplían con el propósito de

Soportar la estructura. A continuación, se presenta el proceso que se llevó a cabo para el

modelado de la estructura en SAP.

1. Selección de Plantilla.

Al abrir el programa se genera

un nuevo documento en el cual

pide la opción de escoger un

nuevo modelo, por defecto el

programa trae muchos modelos

a escoger, en este caso

escogeremos el modelo

“Blank”, que es para el diseño

de un modelo nuevo totalmente

en blanco, en el cual permite un

modelado desde 0 cualquier

diseño.

Figura 9.14 Selección de Modelo

Fuente Propia



2. Bridge Wizard.

Este complemento de SAP2000

que permite modelar un puente casi

en su totalidad, en este

complemento podemos editar

dimensiones del puente, cargas,

elementos, vehículos y las

combinaciones de cargas

(COMBOS) los cuales se verán

interactuando con la estructura.

Línea Eje.

Se genera una línea central que

servirá de eje de referencia a las

vías del puente, estas se encontraran

de forma paralela a la línea eje, este

será el punto de partida para el

modelado, esta línea tendrá una

longitud de 18m en el eje X.

Figura 9.15 Bridge Modeler Wizard

Fuente Propia

Figura 9.16 Eje de Referencia

Fuente Propia



3. Material de Diseño.

Se crea un material de diseño en base

al concreto con una Resistencia de

5000 PSI y un módulo de elasticidad

de 2844200, este material será usado

en la conformación de la losa, de la

viga y de los diafragmas para que

tenga un diseño homogéneo.

4. Deck Section.

Se crea una seccion de puente nueva,

en esta venta se nos muestra una serie

de secciones que el software tiene por

defecto, donde aparecen las

diferentes secciones tipucas de

puentes, en este caso se selecciona la

opcion “Tee Been” que representa al

peuente tipo Viga – Losa.

Figura 9.17 Material de Diseño

Fuente Propia

Figura 9.18 Sección Típica de Puente

Fuente Propia



5. Dimensionamiento de Sección.

Se definen el material, las dimensiones (alto, ancho y espesor) que tendrán los

complementos del puente como lo son, aceras, losa y vigas, a su vez se definen la cantidad

de vigas que tendrá el puente.

Figura 9.19 Dimensionamiento de Puente

Fuente Propia

Figura 9.20 Dimensionamiento de Puente

Fuente Propia



6. Apoyos.

Se crean dos tipos nuevos de apoyos para los extremos del puente uno Fijo “Fixed” y uno

Móvil “Pined” para permitir los movimientos por dilatación de los materiales ante cambios

de la temperatura ambiente al momento de llevarlo a campo.

Figura 9.21 Apoyo Fijo

Fuente Propia

Figura 9.22 Apoyo Móvil

Fuente Propia



7. Diafragmas.

Se agrega un nuevo formato de diafragma, seleccionan las dimensiones de este las cuales

serán 30cm de espesor como loes indicado en los cálculos.

Figura 9.23 Diafragma

Fuente Propia



8. Ubicación de los Apoyos.

Se ubicarán los apoyos en el inicio y el final encada uno se ubicara un móvil y un fijo con

la finalidad del equilibrio estructural, los apoyos estarán cargando los extremos de la losa,

se omite el diseño de los apoyos aunque esto no afecta el análisis.

9. Ubicación de Diafragmas.

Los Diafragmas a como se indica en

los cálculos estarán ubicados cada

cuarta parte del puente, también se

indica que habrán 2 diafragmas en los

extremos, estos el programa no

permite ubicarlos de forma

automática por lo que se deben

replicar de los dos centrales.

Figura 9.24 Apoyo Inicial

Fuente Propia

Figura 9.25 Apoyo Final

Fuente Propia

Figura 9.26 Ubicación de Diafragmas

Fuente Propia



10. Modelo Vinculado.

Al momento de la presentación de modelo SAP tiene por defecto una presentación de

modelo tipo marco en donde solo presentan los modelos tipo marcos o “Frame” en los

cuales se ven únicamente los ejes, por lo que se debe de modificar a un modelo de Área en

donde se nos mostrara el modelo en 3D.

Figura 9.27 Tipo de Modelo Vinculado

Fuente Propia



11. Carriles.

Se crean dos carriles a los lados del eje central con un ancho de 3.15m que es el espacio en

el cual se desplazaran los vehículos y se da espacio a la acera para crearse posteriormente, a

los carriles se les crea un eje propio a los 1.575m por cada lado respectivamente.

Figura 9.28 Carril Derecho

Fuente Propia

Figura 9.29 Carril Izquierdo

Fuente Propia



12. Clase de Vehículos.

Se agregan 2 nuevos Vehículos según la AASHTO los cuales representan los vehículos de

diseño por carril. HL93-K Regular truck plus lane load. HL93-M Military vehicle (tandem)

plus lane load. Ambos pertenecientes a la categoría HS-20 y un factor de impacto del 30%.

Figura 9.30 Tipos de Vehículos

Fuente Propia

Figura 9.31 Clases de Vehículos

Fuente Propia



13. Patrones de Cargas.

Se definen las cargas que afectaran la estructura en si al momento de la simulación, los

primeros patrones de carga que se definen son las cargas muertas (Peso propio, los

componentes de la acera y el asfalto; también se añade un patrón de carga viva como lo es

la carga peatonal.

14. Casos de Cargas.

Los casos de carga será el factor inicial para configurar los COMBOS que más adelante se

usaran para los cálculos de deformaciones, inicialmente se agrega una una carga móvil con

base en el vehículo clase HS-20.

Figura 9.33 Carga Movil

Fuente Propia

Figura 9.34 Casos de Carga

Fuente Propia

Figura 9.32 Patrones de Carga

Fuente Propia



15. Resultados por Mostrar.

Por defecto SAP trae marcadas todas las

opciones para mostrar datos, por

motivos de diseño se dejan marcados

para observar, cortantes, momentos,

deflexiones, desplazamientos y

reacciones. Estos resultados serán

arrojados por el software se mostraran a

través de gráficos preestablecidos y por

tablas que luego pueden ser exportados

a Excel.

16. Modelo Generado.

Se genera un modelo en 3D completo en donde podemos ver el puente de forma laminar o

de forma sólida, según la necesidad de las modificaciones que se requieran hacer.

Figura 9.35 Resultados a Mostrar

Fuente Propia

Figura 9.36 Vista Laminar Superior

Fuente Propia

Figura 9.37 Vista Solida Inferior

Fuente Propia



17. Sección de Acera y Barandas.

Se crea un nuevo “Frame” con el objeto de darla ubicación de la línea que separara los

carriles de la acera, este se configura para que no genere peso pero si cargas. Esta línea

frame se ubica a 0.8m de la línea borde del puente a ambos lados.

18. División de Áreas.

Se selecciona toda la sección Plana del Puente, en los ejes “xy” para ver la sección

completa del puente desde una vista elevada, esto con el objetivo de dividir el puente en 3

partes 2 aceras y 1 de carriles, en base a las líneas Frame ya generadas y ubicadas a la

longitud de acera.

Figura 9.38 Elemento Frame

Fuente Propia.

Figura 9.39 Ubicación del Frame

Fuente Propia

Figura 9.40 Selección de Áreas a Dividir

Fuente Propia.



Figura 9.42 Carga

Asfáltica

Fuente Propia

19. Asignación de Carga.

Se selecciona el área perteneciente a los carriles, y se asigna una carga asfáltica de

0.045ton/m2. Luego se selecciona el área de la acera en donde se le asignaran las cargas

peatonales. Por ultimo en los elementos Frame se asigna la carga de Acera más Baranda.

Figura 9.41 Formato de División.

Fuente Propia

Figura 9.43 Carga

Peatonal

Fuente Propia

Figura 9.44 Carga Acera

Fuente Propia



20. Combinaciones de Cargas.

Para el análisis de Resultados se generan 2 Combos uno de las cargas de Servicio o de

carga Muerta que genera el peso propio de la estructura y un combo de Resistencia ultima

que incluye la carga generada por el peso propio y la carga generada por el camión de

diseño.

Figura 9.45 Combo de Servicio

Fuente Propia

Figura 9.46 Combo de Resistencia

Fuente Propia



9.3.1. Resultados de SAP2000 V.14

En base a lo anterior modelado se obtienen resultados en base a gráficos de momentos en

los ejes, las fuerzas axiales aplicadas a toda la estructura y en la las diferentes vigas,

también se obtiene las tablas de deformaciones en las diferentes partes del puente. De

forma visual podemos observar las deformaciones en el puente (exagerado con propósito de

visualización).

Deformación Visual.

SAP nos permite apreciar la

deformación Elástica, esta reversible

o no permanente, el cuerpo recupera

su forma original al retirar la fuerza

que le provoca la deformación. En

este tipo de deformación, el sólido, al

variar su estado tensional y aumentar

su energía interna en forma de

energía potencial elástica, solo pasa

por cambios termodinámicos

reversibles.

Figura 9.47 Puente Cargado.

Fuente Propia

Figura 9.48 Deformación Visual.

Fuente Propia



9.3.1.1. Resultados de Momentos en Vigas.

Viga Interior.

Según los cálculos realizados manualmente la

sección de viga de la Viga exterior presenta

un Momento Ultimo de 217,419.57kg.m, a su

vez un Momento Resistente de

243,423.57kg.m por tanto cumplía con los

criterios de diseño.

SAP indica según los datos insertados que la

estructura presenta un Momento Ultimo de

197,784.82kg.m siendo este menor que el

momento Resistente ya calculado por tanto

cumple con los criterios de Diseño.

𝑀𝑅 = 243,423.57𝑘𝑔. 𝑚

> 197,784.82𝑘𝑔. 𝑚

𝑀𝑅 = 243,423.57𝑘𝑔. 𝑚 > 217,419.54𝑘𝑔. 𝑚


Viga Exterior.

Según los cálculos realizados manualmente

la sección de viga de la Viga exterior

presenta un Momento Ultimo de

225,846.kg.m, a su vez un Momento

Resistente de 229,505.10kg.m por tanto

cumplía con los criterios de diseño.

SAP indica según los datos insertados que la

estructura presenta un Momento Ultimo de

218,581.54kg.m siendo este menor que el

Figura 9.49 Momento Máximo Viga

Interior

Fuente Propia

Figura 9.50 Momento Máximo Viga

Exterior

Fuente Propia



momento Resistente ya calculado por tanto cumple con los criterios de Diseño.

𝑀𝑅 = 229,505.10𝑘𝑔. 𝑚 > 225,846. 𝑘𝑔. 𝑚

𝑀𝑅 = 229,505.10𝑘𝑔. 𝑚 > 218,581.54𝑘𝑔. 𝑚




9.3.1.2. Resultados de Cortante.

Los Resultados Por Cortante se expresan por medio de gráficos y tablas que establecen el

cortante de sección según la viga, como todo elemento simplemente apoyado el 50% del

grafico es igual a la otro 50% solo que de forma invertida, aunque el SAP no lo muestre así

en su gráfico.

Vigas.

Según la Tabla de Cortantes que se obtienen de SAP, se puede decir que por sección en

unidad de metros, se obtienen datos de Viga Exterior que por cada metro hay una cortante

Máximo en el extremo donde se apoya el puente con un cortante de 48.87ton esto para dos

estribos que presenta el SAP por defecto. En nuestro caso son 4 Estribos por metro

demostrando que si cumple respecto a la división presentada. Y por Viga Exterior que por

cada metro hay una cortante Máximo en el extremo donde se apoya el puente con un

cortante de 48.87ton esto para dos estribos que presenta el SAP por defecto. En nuestro

caso son 4 Estribos por metro demostrando que si cumple respecto a la división presentada.

Distancia V2

9 11.4353

10 15.3213

11 19.483

12 24.4228

13 28.8584

14 33.2539

15 37.6468

16 42.0469

17 46.5938

18 48.8678

Figura 9.51 Gráfico de Cortante Viga

Exterior

Fuente Propia

Tabla 9.6

Cortantes Generados por sección para

las vigas Exteriores.

Fuente Propia.



Viga Interior.

Porcentaje de Acero.

En cuanto a la separación de las varillas en vigas, el reglamento del A.C.I. 318-02

recomienda lo siguiente:

La distancia libre entre barras paralelas no debe ser menor que: El diámetro nominal

de las barras: 1.3 veces el tamaño máximo del agregado grueso ó 2.5 cm.

Cuando el refuerzo paralelo se coloque en dos o más capas, las varillas de las capas

superiores deben colocarse exactamente arriba de las que están en las capas

inferiores, con una distancia libre entre ambas, no menor de 2.5 cm.

Esto nos da a entender que nuestro diseño de losa y de armado cumple con lo requerido en

cuanto a espaciamiento y unión; podemos decir también que la parte donde se usa más

acero es la parte baja de loza y la parte superior de las vigas en donde se realiza la unión

Distancia V2

9 11.2827

10 15.3069

11 19.8735

12 23.7071

13 28.0012

14 31.9588

15 35.8883

16 39.9723

17 44.67

18 46.698

Figura 9.52 Gráfico de Cortante Viga

Interior

Fuente Propia

Tabla 9.7

Cortantes Generados por sección

para las vigas interiores.

Fuente Propia.



Figura 9.53 Delimitación de Acero

en Losa

Fuente Propia


en Viga

Fuente Propia


en Diafragma

Fuente Propia

entre viga y losa. El SAP demuestra que la hipótesis es cierta pues muestra como la mayor

cantidad de acero es requerida en esta zona.



9.4. Planos Estructurales













9.5. Presupuesto

RENDIMIENTOS: Se indagaron los valores de rendimientos de la mano de obra requerida

y precios unitarios de las cantidades de obra anteriormente discriminadas además de sus

gastos de formaletería y otras actividades derivadas del proceso de construcción tomando

como fuentes la lista de precios actualizados de la cámara de la construcción y la

colaboración de ingenieros con experiencia en el área.

ANALISIS DE PRECIOS UNITARIOS: Con los datos obtenidos lo siguiente fue realizar

el presupuesto de la superestructura del puente el Kìway, según las cantidades de obras que

conlleva la construcción de esta propuesta.

TIEMPOS Y COSTOS INDIRECTOS: Se indagaron valores promedios de tiempos de

construcción para puentes con claro promedios entre 15 y 20m y así proponer una duración

promedia de la ejecución de esta propuesta, estos tiempos se usaron para determinar los

costos indirectos, como costos de alquiler y gastos de oficina...



9.5.1. Take Off

Concreto

Cantidad de Obra

Losa de Viga Int

Un/M

d

Acera

Un/M

d

Barandas

Un/M

d

Longitu

d 18 m

Longitu

d 18 m

Longitu

d 1 m

Ancho 1.26 m

Ancho 0.8 m

Ancho 0.15 m

Espesor 0.2 m

Espesor 0.2 m

Espesor 0.2 m

Volume

n

18.14

4 m3

Volumen 2.88 m3

Volume

n 2.16 m3

Viga

Un/M

d

Poste

Un/M

d

Diafragma

Un/M

d

Longitu

d 18 m

Largo 0.3 m

Largo 0.86 m

Ancho 0.4 m

Ancho 0.2 m

Ancho 0.3 m

Alto 1 m

Alto 1 m

Alto 0.8 m

Volume

n 43.2 m3

Volumen 1.14 m3

Volume

n

4.12

8 m3

Asfalto

Un/M

d

Losa de Viga

Ext

Un/M

d

Longitu

d 18 m

Longitu

d 18 m

Ancho 6.3 m

Ancho 0.63 m

Espesor 0.025 m

Espesor 0.2 m

Volume

n 2.835 m3

Volumen

9.07

2 m3



Acero Vigas

Acero Principal

Acero Principal

Viga Rectangular Ext Un/Md

Viga Rctangular Ext Un/Md

L Viga 18 m

N Vigas 2 Uni

L Varilla 6 m

Peso Tot* Vig 985.21 kg

N Traslapes 3 Uni

Peso Total 1970.42 kg

L Traslapes 0.45 m

L Tot Traslapes 1.35 m

N Anclajes 2 Uni

L Anclages 0.45 m

L Tot Anclajes 0.9 m

L S Desper 20.25 m

L C Desper 21.75 m

LT C Des*Vig 195.75 m


Acero de Refuerzo (Estribos)


L Viga 18 m


L Varilla 6 m

N Vigas 2 Uni

Sep de los Estrivos 0.45 m

Peso T 379.08 kg

N Estrivos Prin 45 Uni


N Estrivos Sec 90 Uni

L Est Principal 2.6 m

L Est Secundario 1.2 m

N Est Prin * Var 2 Uni

N Est Sec * Var 5 Uni

N Var Est Prin 22.5 Var

N Var Est Sec 18 Var

N Tot Varillas 40.5 Var

Long Tot Var 243 m

Peso Tot 379.08 kg



Acero Principal

Acero Principal

Viga Rectangular Int Un/Md


L Viga 18 m

N Vigas 4 Uni

L Varilla 6 m


N Traslapes 3 Uni


L Traslapes 0.45 m


N Anclajes 2 Uni

L Anclages 0.45 m


L S Desper 20.25 m

L C Desper 21.75 m

LT C Des*Vig 261 m




L Viga 18 m

Viga Rctangular Int Un/Md

L Varilla 6 m

N Vigas 4 Uni


Peso T 294.84 kg





L Est Secundario 1.2 m




N Var Est Sec 9 Var


Long Tot Var 189 m

Peso Tot 294.84 kg



Acero Diafragmas

Acero Principal

Acero Principal

Diafragma Un/Md

Diafragma Un/Md

L Viga 0.86 m

N Vigas 16 Uni

L Varilla 6 m


N Traslapes 0 Uni


L Traslapes 0.45 m

L Tot Traslapes 0 m

N Anclajes 2 Uni

L Anclages 0.45 m


L S Desper 1.76 m

L C Desper 21.75 m

LT C Des*Vig 87 m




L Viga 0.86 m


L Varilla 6 m

N Vigas 16 Uni


Peso T 32.76 kg





L Est Secundario 0 m




N Var Est Sec 0 Var


Long Tot Var 21 m

Peso Tot 32.76 kg



Acero de Losa

Acero Principal

Acero Principal

Refuerzo Un/Md

Contraccion y Temperatura Un/Md

Longitud 18 m

Longitud 18 m

Ancho 6.3 m

Ancho 6.3 m

L Varilla 6 m

L Varilla 6 m

N Lineas Longitudinal 61 Uni


N Lineas Transversal 22 Uni

N Lineas Transversal 26.2 Uni

L Traslape 0.3 m

L Traslape 0.45 m

N Traslapes Longi 3 Uni


N Traslapes Trans 1 Uni


L Traslape Longi 0.9 m


L Traslape Trans 0.3 m

L Traslape Trans 0.45 m

N Anclajes 2 Uni

N Anclajes 2 Uni

L Anclajes 0.3 m

L Anclajes 0.45 m



Lon Tot Ace Lon*Lin 19.5 m


Lon Tot Ace Lon 429 m

Lon Tot Ace Lon 530.55 m

Lon Tot Ace Tran*Lin 7.2 m


Lon Tot Ace Trans 439.2 m


Longitud Total 868.2 m

Longitud Total 1089 m

Peso de Acero 864.73 kg




Acero de Acera

Acero Principal

Acero Principal

Refuerzo Un/Md

Contraccion y Temperatura Un/Md

Longitud 18 m

Longitud 18 m

Ancho 0.8 m

Ancho 0.8 m

L Varilla 6 m

L Varilla 6 m





L Traslape 0.45 m

L Traslape 0.45 m







L Traslape Trans 0 m

L Traslape Trans 0 m

N Anclajes 2 Uni

N Anclajes 2 Uni

L Anclajes 0.45 m

L Anclajes 0.45 m





Lon Tot Ace Lon 182.25 m

Lon Tot Ace Lon 162 m











Poste y Varandas

Acero Principal

Acero Principal

Poste Un/Md

Viga Rectangular Varanda Un/Md

Altura de Poste 1 m

L Viga 18 m

L Varilla 6 m

L Varilla 6 m

N Anclajes 1 Uni

N Traslapes 3 Uni

L Anclages 0.3 m

L Traslapes 0.3 m

N Postes 19 m


N Varillas 4 Uni

N Anclajes 2 Uni

L Total de Acero 5.2 m

L Anclages 0.15 m

Peso Tot* Poste 2.9 kg


Peso Tot* Puente 110.2 kg

L S Desper 19.2 m

L Tot C Desper 87 m

LT C Des*Vig 174 m



L Viga 1 m

L Varilla 6 m





L Est Secundario 0 m




N Var Est Sec 0 Var


Long Tot Var 4.8 m

Peso Tot 197.8 kg



Formaletas

Viga Un/Md

Diafragma Un/Md

Longitud 18 m

Largo 0.86 m

Ancho 0.4 m

Ancho 0.3 m

Alto 1 m

Alto 0.8 m

Area 79.2 m2

Volumen 14.018 m3



"PROYECTO: REDISEÑO ESTRUCTURAL DE LA SUPER ESTRUCTURA DEL PUENTE EL KIWAY"

TRAMO: REHABILITACION PUENTE EL KIWAY (EL ALMENDRO - PAJARO NEGRO) (LONGITUD 18 Ml)

DESCRIPCION DE OBRAS U/M

COSTO TOTAL DE LAS OBRAS

CANTIDAD

COSTO

UNITARIO

C$

COSTO TOTAL

C$

Tramo: Rehabilitación Puente El Kiway (El

Almendro Pájaro Negro) (Longitud 18 ml)

"PROYECTO: REDISEÑO ESTRUCTURAL DE LA SUPER

ESTRUCTURA DEL PUENTE EL KIWAY"

PRELIMINARES

Localización y Replanteo m2 800.00

88.00

70,400.00

Campamento de Obra Glb.

1.00

80,000.00

80,000.00

Vía de Acceso a la obra Glb. 1.00

50,000.00

50,000.00

SUPERESTRUCTURA

Acero de refuerzo Grado 60 FY=4200 Kg/cm2) kg 8,075.71

115.31

931,209.70

Formaleta m2

121.18

88.00

10,664.14

Cimbra y Descimbra m2 121.18

33.62

4,074.19

Junta de Expansión de Acero ASTM A-36 m

18.00

3,410.38

61,386.84

Drenes de Acero Galvanizado 4"ø x 90 cm C/310 cm c/u 16.00

1,380.56

22,088.96

Barandas de Acero para Puentes ml

44.80

5,313.39

238,039.87

Sistema de Guardavía, Defensa Metálica ml 100.00

2,158.98

215,898.00

Concreto 5000 psi (vigas+losas+diafragma) m³

74.54

13,094.73

976,133.55

Anden Peatonal de Concreto de 3000 Psi(fc=210 kg/cm2) m³ 6.18

8,054.33

49,775.76

Base de Agregados Triturados m³

383.38

2,264.13

868,022.16

Revestimiento Asfaltico m³ 2.84

12,461.16

35,327.39

Señalización para puente Glb.

1.00

171,299.36

171,299.36

TOTAL

3,784,319.92

TOTAL $ 123670.5856

Tabla 9.8

Presupuesto de la superestructura del puente el Kíway.

Fuente Propia.



En promedio la construcción total de un puente de esta magnitud tomando en cuenta la Sub

Estructura el costo final ronda entre los 10 Millones a los 12 Millones de Córdobas, esto se

debe a la gran cantidad de concreto que conlleva el llenado de los Estribos y de las Pilas, en

nuestro caso esto se Omite.

En base a lo Expresado en las tablas de Take Off podemos ver que el costo de la

construcción de la nueva Súper estructura del Puente Kiway cuesta C$3,784,319.92. Esto

Incluye el Proceso de Mano de Obra, la creación de un tramo de acceso adyacente al actual.

Se Expresan los costos indirectos en la tabla según lo normado por el MTI en comparación

con la construcción de puentes anteriores y similares a este.

Desde el periodo de Inicio hasta que culmine tomara un tiempo aproximado de 8 meses y

medio, debido a no ser un puente de gran longitud y no llevar materiales que deben de ser

exportados desde otros países, siendo esta una construcción económica y Muy Util.



X. CONCLUSIONES

Con la propuesta de un espesor de losa de 0.2m y dando una separación entre claros a las

vigas de 1.26m, sometida a un caso critico el cual es cual es cuando transita un vehículo

HS20-44+25%, se obtiene como resultado que el puente cumple con las expectativas

esperadas al demostrar que los Momentos Últimos son menores que los Momentos

Resistentes en todos los casos, esto manteniendo siempre las cantidades mínimas de acero,

y tomando como referencia de diseño el camión ya dicho. Esto también es corroborado por

el modelado en SAP al confirmarse que los momentos obtenidos en los cálculos manuales

son muy similares a los del software y se mantienen dentro de los rangos de diseño.

Los planos fueron realizados en base a las normativas AASHTO de las cuales obtuvimos

las dimensiones mínimas y la colocación de los elementos estructurales en las posiciones

adecuadas, se usó el ACI 318 y el ACI 315 para los dobleces, colocación, armado y

conexiones del acero de refuerzo en la estructura, brindando una forma grafica y estructural

de mostrar el diseño.

Una vez se finalizó la realización de los planos se procedió a realizar un Take Off de la

estructura diseñada, esto con el fin de determinar la cantidad de obra y el precio que

conlleva la construcción de la súper estructura del puente, dando como resultado un costo

de $3,784,319.92. En esto va incluido Mano de Obra, la creación de un tramo de acceso

cercano al actual. Se Expresan los costos indirectos en la tabla según lo normado por el

MTI en comparación con la construcción de puentes anteriores y similares a este.



XI. RECOMENDACIONES

Realizar una revisión con las herramientas adecuadas las cimentaciones actuales del puente,

para una comprobación de su estado, y la resistencia actual, ya que estas cuentan con las

condiciones físicas para dos carriles.

Comprobar la por medio de pruebas mecánicas la resistencia actual de la súper estructura

actual del puente.

Realizar una modelación en SAP para comprobar los estados de fuerza sísmicas y el

comportamiento del puente.

Realizar una comprobación de caso critico en el cual se encuentren 2 vehículos de mayor

carga que el HS-20+25%.

Se recomienda hacer un análisis de impacto ambiental para ver los efectos y repercusiones

de la construcción del puente.

Realizar una serie de encuesta con los pobladores aledaños de la zona para saber cómo han

afectado los eventos climáticos el puente y sus simentaciones.



XII. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS

Altamirano, B. (2002). Diseño Estructural del Puente de Tolinga (Apuntes), Unan-

Managua.

AASHTO. (2002) Standard Specifications for Highway Bridges, 17th ed., American

Association of State Highway And Transportation Officials. Washington, DC

AASHTO LRFD (1994) Bridge Design Specification, 1ra ed., American Association of

State Highway And Transportation Officials. Washington, DC

ACI. 318-05 (2005) Building Code Requirements for Reinforced Concrete American

Concreter Institute. Detroit.

ACI. 315-99 (1999) Details and Deatailing of concrete reforcement American Concreter

Institute. Detroit.

Pérez, D. y Morales, D. (2010). Estudio Hidro técnico y Rediseño Estructural del puente

Chasmol (Tesis de pregrado) Unan, Managua.

Manrique Seminario, E. (2004). Guía para el diseño de puentes con vigas y losas. Piura,

Perú

Griman Morales, J. (Octubre, 2017). Análisis de vigas de concreto Armado. Recuperado de:

https://www.slideshare.net/josegrimanmorales/anlisis-de-vigas-de-concreto-armado.

EICMEP, MTI Y ECCRO S.A (Mayo, 2017), Informe Geotécnico. Diseño de puente el

Kíway. Chontales, Nicaragua.

EICMEP, MTI Y ECCRO S.A (Mayo, 2017), Informe Hidro técnico e Hidrológico. Diseño

de puente el Kíway. Chontales, Nicaragua.

EICMEP, MTI Y ECCRO S.A (Mayo, 2017), Informe Topográfico. Diseño de puente el

Kíway. Chontales, Nicaragua.

EICMEP, MTI Y ECCRO S.A (Mayo, 2017), Informe Vial. Diseño de puente el Kíway.

Chontales, Nicaragua.

https://www.slideshare.net/josegrimanmorales/anlisis-de-vigas-de-concreto-armado


FLEY – GUTIERREZ - POLANCO

ANEXOS

ANEXO 1

Informe Topográfico.

Planificación de los Trabajos de Campo.

Los alcances del trabajo involucran tareas que permiten obtener información completa,

aprovechable y verás de la zona en donde se emplaza el proyecto. Por ejemplo: un

levantamiento detallado sobre el curso de agua (dirección del curso y los límites

aproximados de inundación en las condiciones de aguas máximas y mínimas), así como los

datos de altimetría y planimetría del terreno, utilizando para ello una Estación Total, un

Nivel de Precisión y los insumos humanos necesarios para el establecimiento y control de

los trabajos en el campo.

Se efectuó también el inventario de los elementos de la vía, como accesos, dicha

información será de utilidad para determinar las afectaciones y cantidades de obra en el

proceso de diseño final.

Localización de la Ruta.

El cruce se localiza en el municipio El Almendro, en el departamento de Río San Juan.

Geodésicamente presenta las siguientes coordenadas:

Norte Este

Eje central del

puente existente 1,285,398.008 738,457.321

Actualmente existe un puente de una vía el cual presenta las siguientes coordenadas

geodésicas:



Norte Este

Inicio de puente

existente

1,285,406.475 738,451.439

Eje central del

puente existente

1,285,398.008 738,457.321

Fin de puente

existente

1,285,389.866 738,463.016

Actividades de campo

Las actividades de campo se resumen en tres etapas, la primera consiste en el

reconocimiento del lugar, levantamiento de datos y trabajo de gabinete.

El reconocimiento del lugar prácticamente consiste en la percepción visual del entorno en

donde se proyectará la obra, determinar los lugares en donde se pueden colocar las

referencias (GPS Y BM) para dar inicio al levantamiento de datos.

Con el levantamiento de datos para la vía propuesta permite la localizacióndel eje

propuesto, perpendicular al cauce del río, siendo las siguientes sus coordenadas:

Estación Norte Este

0+000 1,285,447.649 738,239.161

0+505.76 1,285,295.789 738,646.619

Este estudio topográfico incorpora todos los accidentes topográficos tanto dentro como

alrededor de la vía propuesta y en el derecho de vía del proyecto. Teniendo información

detallada de las casas, cercos, estructuras de drenaje existentes que pueden ser afectadas en

la implementación de la nueva obra.



Trabajos de Gabinete

Los trabajos de gabinetes consisten en la extracción de la información del equipo de campo

(estación total) al computador, así como el análisis y depuración de dicha información, con

el fin de entregar información clara y necesaria a cada especialista, involucrado en el diseño

de la obra, para que éstos emitan sus respectivas consideraciones y recomendaciones del

proyecto y así garantizar el buen funcionamiento de la nueva obra.

Control Horizontal

El control horizontal se realizó mediante el método de cierre angular y lineal, cabe

mencionar que el levantamiento solo cuenta con una poligonal cerrada compuesta por dos

GPS. Cuya poligonal está basada en el método de mínimos cuadrado, con este método se

realizan tres actividades básicas, la primera de ella es la observación de tal manera que los

puntos seleccionados para referencias estén conectados de manera continua, la segunda

establece realizar correcciones para obtener figuras planas cerradas y con la tercera se

procede al cálculo de las coordenadas y alturas de todos los puntos. De esta forma se tiene

que las coordenadas geodésicas están referidas a un sistema geodésico: elipsoide y datum

WGS - 84.

Control Planimétrico.

La red de BM se utilizó para el apoyo de todos los levantamientos realizados en el proyecto

haciendo uso de (2) GPS y (1) BM como referencia.

Control Altimétrico.

Para el control altimétrico del camino se utilizaron los mismos puntos de referencia que se

colocaron para el control horizontal estos fueron nivelados en base al procedimiento de



nivelación diferencial con el uso de un nivel electrónico de precisión, Nivel Digital marca

LEICA.

El proceso de control altimétrico llevado a cabo ha sido efectuado tomando en cuenta tos

siguientes procedimientos:

Nivelación de los Puntos de la Línea Base.

La nivelación de los GPS referenciado se trabajó con la información proporcionado por el

equipo estacionado ya que el error dado es de ± 1mm revisadas entre ellos, tomando en

cuenta las elevaciones optométricas procesadas durante el levantamiento.

Levantamiento del Eje Central Existente.

Partiendo siempre de la red de mojones, el consultor procedió a levantar el eje del camino

existente en estancados próximos de 20m y en coordenadas UTM X, Y, Z, nombrando cada

detalle del lugar para simplificar la interpretación de datos y así obtener resultados óptimos

en los criterios de diseños.

El equipo utilizado en este procedimiento es la estación total, mencionada anteriormente,

para fines de diseño por la parte vial, no solo se consideró el eje central existente también

se incorporó en el levantamiento la orilla de camino respetando el ancho de la calzada

actual y accesos cercanos a la vía.

Cabe mencionar que el procesamiento de esta información parte de la extracción de los

datos en crudo de la estación total que posteriormente es emitida al ingeniero especialista

vial quien se encarga, mediante el uso de software, de verificar y analizar dicha

información para sus respectivas consideraciones al presentar su propuesta vial para el

diseño del proyecto, también se hace uso del levantamiento a mano alzada que corresponde

a un esquema en físico del lugar.



Levantamiento del Perfil y Secciones Transversales.

El levantamiento de las secciones transversales de la vía se realizó en intervalos de 20 en

una faja de 20 metros, que corresponden a 10 metros a cada lado del eje existente en

unalongitud aproximada de 505.76 m. En este levantamiento se considera todos aquellos

detalles que están cerca de la vía existente, como casa, cercos, poste de electricidad, postes

de tendido telefónico, muros, portones, arboles, linderos, entre otros.

En lo que concierne al levantamiento de mano alzada se incorpora a la información los

nombres de los propietarios de las viviendas, esto con el fin de plantear soluciones y firmar

acuerdos en caso que la obra nueva llegue a afectar alguna de los habitantes del lugar de

emplazamiento del proyecto.

Levantamiento del Derecho de Vía y otros Detalles.

La aplicación de poligonales cerradas permite realizar replanteos de los levantamientos,

logrando obtener así el levantamiento del derecho de vía y otros detalles aledaños a la zona

de estudio.

Este levantamiento consiste principalmente en la descripción detallada del lugar,

contemplando el área que corresponde al derecho de vía, es decir, todo construcción

pública o privada que se localice dentro del derecho de vía deberá ser levantada con el fin

de minimizar los daños durante el diseño de la obra nueva. Por ende, se procura detallar

minuciosamente la existencia de casas, pozos, postes de tendido eléctrico y telefónico,

tuberías de agua potable, entre otros.

Posterior a este levantamiento se procede al proceso de la información en donde se plasma

mediante planos o esquemas las posibles afectaciones basadas en las consideraciones de

diseño y de esta manera se realiza alternativas para minimizar estos daños o realizar

estudios que permitan indemnizar al dueño por los daños ocasionados por dicha obra.



Levantamiento del Eje Existente del Rio.

Basado en lo establecido en los términos de referencia, se procedió a realizar el

levantamiento del eje existente del rio, detallando todo a su alrededor como orilla del río,

niveles de agua, estructuras existentes entre otros pormenores, tomando siempre en

consideración los puntos de referencia establecidos a inicio del levantamiento.

Conceptos de Herramientas Utilizadas.

Para el procesamiento de la información levantada en campo, se hizo uso del software Civil

3D 2017, que con las herramientas que este tiene se genera secciones transversales y perfil

tanto del eje propuesto de la vía como del cruce del río, permitiendo así tener datos con los

que se procede al análisis y toma de decisiones para el diseño de la obra propuesta.



CONCLUSIONES.

De acuerdo al levantamiento topográfico realizado para este puente se puede concluir lo

siguiente:

Estos trabajos se llevaron a cabo de acuerdo a las tolerancias permisibles

linealmente y angularmente para un levantamiento topográfico, permitiendo

garantizar la construcción de la obra con el menor error acumulado posible.

Las elevaciones dispuestas en el Proyecto de acuerdo a los resultados obtenidos del

Post-proceso de los GPS, denota la precisión del levantamiento, confirmándose en

campo con un equipo estacionario(Estación Total), permitiendo validar esto,

encontrándose diferencias de ± 4mm.

El aval proporcionado por INETER, respalda los levantamientos realizados, ante las

mediciones planimetrícas, donde éste no respalda la altimetría debido a que uno

puede definir su proceso local o geoidal.

Los equipos realizados para el levantamiento topográfico, fueron calibrados y por

igual se les da un mantenimiento periódico.



ANEXO 2

Informe Geotécnico.

Investigaciones de Campo

Para realizar el estudio Geotécnico de Cimentación se efectuaron un total de tres (3)

sondeos a máquina (S.P.T), ubicados a la margen derecha de la estructura existente del

actual Puente Kiway, ya que esta es la mejor solución para emplazar la nueva estructura.

Las ubicaciones de los sitios se encuentran detalladas en la siguiente tabla:

La profundidad de los Sondeos corresponde al Nivel de la Rasante existente al momento de

la ejecución de las perforaciones. “Plano de Ubicación de Sondeos”, en donde se presentan

los sitios donde se ubicaron las perforaciones.

Para poder definir un área de emplazamiento adecuado se perforaron más de 8.23 m hasta

llegar a la roca, la cual nos indica una resistencia optima, con valores superiores a los 100

golpes por pie.

SPT-1 1.98 0+223.24X=738427.754

Y=1285418.01665.5

Entrada del Puente

Proyectado

Margen Derecha

SPT-2 4.27 0+235.73X=738436.215

Y=1285408.65064.0

Centro del Puente

Proyectado

Margen Derecha

SPT-3 1.98 0+265.78X=738452.516

Y=1285383.39865.0

Salida del Puente

Proyectado

Margen Derecha

Elevación

msnm

No.

SondeoEstación

Coordenadas

UTM GWS 84

Profundidad

(m)Ubicación



Procedimiento de Perforación.

Los trabajos de perforación se efectuaron con una máquina portátil provista de un motor

Briggs&Stratton de 6.5 HP, con todos sus aditamentos para la exploración de suelos por el método

de percusión. Durante la ejecución de los sondeos se realizó para cada etapa de perforación el

Ensayo de Penetración Estándar (SPT) de acuerdo al método ASTM D – 1586, extrayéndose de

manera continua muestras semi-alteradas del sub-suelo por medio de la cuchara partida o

penetrómetro normal (splitspoon). Una vez encontrada una resistencia mayor a 50 golpes por pie se

colocó el aditamento cónico (punta metálica) para determinar la resistencia de los estratos

encontrados.

Las muestras extraídas de los sondeos fueron protegidas adecuadamente en cajas de madera para su

preservación y traslado adecuado al laboratorio donde se clasificaron mediante procedimientos de

vista y tacto, un total de cuatro (4) muestras típicas, a las que seguidamente se les efectuaron las

pruebas necesarias para su identificación definitiva de acuerdo al método de Clasificación ASTM D

2487. También se tomaron muestras del sub-suelo, protegidas en bolsas plásticas, las que luego

fueron llevadas al laboratorio para la obtención del contenido de humedad natural.

SPT 3

SPT 1

SPT 2



CONCLUSIONES

a) Estratigrafía – Sondeos SPT.

En general, los suelos encontrados mediante los 3 sondeos SPT, desde la Superficie a una

profundidad promedio de 0.90 a 1.80 m, corresponde a estratos gravo arcilloso de mediana

plasticidad con arena y gravas con poca arcilla (GC y GC-GM) color café claro, que tiene

27% de Limite Liquido y 18% de Índice de Plasticidad, y sus partículas pasan 100% el

tamiz de 1”, 34% el tamiz No.4 y 15% el tamiz No.200.

En el sondeo No.2, ubicado al centro del claro (Margen Derecha), desde 0.90 hasta 4.11 m,

subyacen estratos arcillosos finos de alta plasticidad y con arena (OH y CH) de

coloraciones negro y verduzco que tienen de 75 a 90% de Limite Liquido, de 48 a 55% de

Índice de Plasticidad y sus partículas pasan 100% el tamiz No.4 y de 84 a 93% el tamiz

No.200.

Por debajo de los sondeos, subyace un manto rocoso, relativamente superficial, a partir de

una profundidad de 1.98 m en la entrada y salida del puente y a 4.27 al centro del claro.

b) Resistencia a la penetración estándar.

En general, la Resistencia a la Penetración Estándar (SPT) de los suelos existentes en el

sitio del Proyecto, en orden descendente con la profundidad, es la siguiente:

Desde la superficie, hasta una profundidad variable de 1.83a 4.11 m, subyacen estratos con

resistencias variables de compactas a altamente compactas, con una resistencia promedio de

30 a 88golpes por pie.

Seguidamente hasta profundizar al final de los sondeos, los suelos adquieren una resistencia

que varía de compacta a altamente compacta, sobrepasando valores de 100 golpes por

medio pie.



c) Humedad natural.

Las humedades encontradas en los suelos por medio de los tres (3) sondeos SPT en el sitio

del puente proyectado, en general, fueron del orden de 14.3 a 21.6%, para un promedio de

17.9% de Contenido de Humedad Natural en los Sondeos SPT No.1 y No.3.

En el Sitio del Sondeo SPT No.2, el contenido de Humedad Natural es más alto,

encontrándose en el orden de 36.4 a 52.4%, para un promedio de 44.4%. En los dos

sondeos realizados, No se encontró Nivel de Aguas Freáticas.

RECOMENDACIONES.

1. Profundidad de Cimentación:

Se recomienda cimentar los Estribos del Puente Kiway a una profundidad mínima de 5.0 m

de acuerdo a lo indicado en el capítulo V de este informe,tomadas a partir del nivel de la

superficie del terreno existente al momento de la ejecución de los sondeos.

2. Capacidad Soporte:

La presión de contacto admisible del suelo natural, aplicando lo indicado en el capítulo V

de este Informe es de 4.8 kg/cm², correspondiente a estratos gravo arcillosos.

Se recomienda desplantar en la roca sana (no fracturada) en un espesor mínimo de 0.5

metros, por material de banco de préstamo, estabilizado con cemento portland Tipo GU a

una relación de 1:8 ó hasta lograr alcanzar una resistencia minina de 12 kg/cm² a los 7 días,

esta resistencia proporciona un adecuado factor de seguridad contra fallas de valor soporte



del terreno y garantiza además que los asentamientos diferenciales no excederán valores

perfectamente tolerables para la estructura.

3. La mezcla suelo-cemento se deberá colocar en capas hasta el nivel de contacto de

las Bases del Puente, con espesores máximos de 20 cm, compactados a 100%

Proctor Modificado de la prueba ASTM D-1557.

4. Se recomienda utilizar para la construcción de rellenos y aproches, material de

Banco de préstamo con un máximo de 30% de Límite Liquido y12% de Índice de

Plasticidad y que cumpla con los parámetros de graduación requeridos para un

Material Selecto, tal como lo indica la tabla 1003-14 del NIC-2000.

Este mismo material puede ser utilizado para la mezcla de Suelo-Cemento indicada en el

punto anterior. Esta partida deberá ser medida mediante el Concepto indicado en la Sección

202.03 del NIC-2000.

5. En caso de encontrar Manto Rocoso que no haya sido identificado en este estudio,

los cimientos se deberán desplantar hasta encontrar roca sana (no fracturada) y

posteriormente se recomienda anclar la estructura al menos a una profundidad de

1.0 m del nivel superior del manto rocoso encontrado.

6. La profundidad definitiva de las fundaciones del Puente, estará determinada por el

análisis que realicen en conjunto los especialistas Estructural e Hidráulico de este

Proyecto.



7. Finalmente, recomendamos controlar rigurosamente por parte de un especialista en

geotecnia y materiales, la calidad de los materiales y el proceso constructivo durante

la ejecución del Proyecto.



ANEXO 3

Informe Hidrológico e Hidráulico.

Estudio hidrológico

Para diseñar este puente, se investigó sobre el origen y la magnitud de los caudales que

llegaran a la estructura. Para ello, tal y como se ha visto anteriormente, se hizo un análisis

cuidadoso de la relación entre las características físicas de las cuencas, los factores de las

lluvias y su comportamiento

Para la estimación del caudal máximo probable de diseño en el cruce del río con el camino

se utilizó el modelo de simulación hidrológica HEC- HMS (HydrologicModelingSystem)

Versión 4.2., desarrollado por U.S Army Corps of Engineers). Las herramientas con que

cuenta el modelo permiten hacer un análisis lluvia – escorrentía para un evento con un

período de retorno de 100 años. Además, el modelo cuenta con unas interfaces gráficas de

usuarios, componentes integrados de análisis hidrológicos, capacidad para almacenar y

gestionar dato, y capacidad para generar resultados tanto de manera tabular como gráfico.

El caudal máximo probable de diseño obtenido permitirá proyectar la obra hidráulica, en

este caso un puente que unirá de manera segura ambas márgenes del río. Esta cuenca posee

el área de 150 km2.

Ministerio de Economía, Comercio e Industria de Japón (METI) y La Administración

Nacional de Aeronáutica y del Espacio (NASA) y e, elaboraron un nuevo modelo digital

de elevación a nivel mundial ASTER GDEM (ASTER Global Digital

ElevationModel), confeccionado a base de aproximadamente 1,3 millones de imágenes

estéreo tomadas desde el año 2000 hasta el 2008 por el radiómetro

japonés ASTER (Advanced Spaceborne Thermal Emission and Reflection Radiometer) que

orbita dentro del satélite multinacional Terra, lanzado al espacio en Diciembre de 1999.



ASTER capturó las imágenes del espectro visible y también aquellas regiones con longitud

de onda de las radiaciones térmicas infrarrojas, con resoluciones espaciales a partir de 15

hasta 90 metros (50 a 300 pies).ASTER GDEM posee una cobertura que va desde los 83

grados de latitud Norte hasta los los 83 grados de latitud Sur, el objetivo hoy en día de

la NASA es trabajar para combinar los datos de ASTER con los de otras fuentes que

ofrecían modelos digitales de terreno como por ejemplo los de la Shuttle Radar

TopographyMision (NASA, 80% de cobertura terrestre) y así poder producir un mejor

mapa topográfico mundial.

La superficie está distribuida en 22.600 cuadrados de 1° X 1° que tienen como extensión

aproximada 111,11 Km x 111,11 Km , en formato georreferenciado .tiff en coordenadas

geográficas, cuyo Datum es el elipsoide WGS84 Los puntos de elevación del terreno han

sido tomados 30 metros y se adquieren en

formato Raster el cual realiza división del área

de estudio en una matriz de celdillas,

generalmente cuadradas donde cada una de ellas

recibe un único valor que se considera

representativo para toda la superficie abarcada

por la misma.

Este modelo es de mucha ayuda para personas

que necesitan disponer de información sobre la

elevación del terreno favoreciendo a todas las

ciencias que estudian la tierra, con muchas

aplicaciones prácticas para la ingeniería, minería,

energía, impacto y gestión ambiental,

conservación de recursos naturales, geología,

planeamiento urbano, entre otras . Desde Julio de 2009, se encuentra disponible en diversos

portales en forma gratuita la primera versión del modelo Digital de Elevación Global



llamado oficialmente: ASTER global digital elevation model V001. Hoy en día se tiene ya

la versión V002 mejorada para el público en general

Estudio Hidráulico.

Tiene como objetivo determinar las dimensiones de las estructuras hidráulicas, puentes,

estructuras metálicas o cajas en cada uno de los sitios analizados, teniendo como criterio el

poder transportar la crecida de diseño de 100 años periodo de retorno con un borde libre

que permita evacuar materiales en suspensión como ramas y hasta árboles que se arrastran

durante las crecidas.

El programa HEC-RAS fue desarrollado por el Centro de Ingeniería Hidrológica del

Cuerpo de Ingenieros Militares de los Estados Unidos (HydrologicEngineering Center),

para realizar análisis de sistemas de ríos (RiverAnalysisSystem). HEC-RAS facilita el

cálculo de perfiles del agua y de los parámetros hidráulicos del cauce. El programa permite

desarrollar estudios de flujo unidimensional permanente y variado, con regímenes

subcrítico, supercrítico y/o critico en tramos de cauces con pendientes menores del 10%.

También hace cálculo de profundidades de socavación. Entre otras aplicaciones de

hidráulica, el programa HEC-RAS ayuda a modelar una variedad de puentes con diferentes

formas de pilas y estribos, y a calcular parámetros hidráulicos tales como: niveles de agua,

velocidades y áreas mojadas para diferentes caudales en el sitio de cierre. El programa

modela flujos bajos y altos. De acuerdo al caudal de escorrentía estimado para el diseño, se

puede determinar la estructura del puente más eficiente en cuanto a capacidad hidráulica,

así como también controlar algunos parámetros de diseño hidráulico. HEC RAS la

información geométrica necesaria para llevar a cabo una simulación (cauce, secciones,

etc.). De la misma forma después de haber realizado una simulación con HEC-RAS se

pueden pasar los resultados al entorno GIS para realizar mapas de inundación y riesgo.

Para la modelación hidráulica de un cauce con una alcantarilla o puente se deberá tener lo

siguiente consideraciones:



Levantamiento de las secciones transversales, aguas arriba como aguas abajo.

Determinación del coeficiente de rugosidad del cauce

Definir los periodos de retorno en que se desea analizar el comportamiento del

cauce para un flujo permanente subcrítico, supercrítico o ambos.

Definir el estacionamiento donde se ubicará la alcantarilla o puente.

El principal objetivo de HEC-RAS es el cálculo de los perfiles de flujo en todos los puntos

de interés para obtener un conjunto de datos (simulación del flujo uniforme), o por una

metodología hidrológica a través de un sistema de flujo no uniforme.



CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES.

CONCLUSIONES.

El estudio hidrológico ha demostrado que con las siguientes características

hidrológicas: retorno de 100 años, utilizando la curvas IDF de Juigalpa,

precipitación acumulada 105.45mm, duración del evento 200 minutos;

eventualmente escurrirá un caudal pico de 662.6m3/s y tiempo pico de 4.5 horas.

El estudio hidráulico demuestra que el puente tendrá una claro de 30m, 6.68m de

altura desde el lecho del cauce a nivel inferior de la viga, con una elevación de

espejo de agua 66.8m.

El borde libre borde libre 1.67 m y un es viaje 0 grados izquierda, produciendo una

velocidad máxima 5.1 m/s.

Se evaluó la socavación por contracción y socavación de los estribos dando los

siguientes resultados de socavación del estribo izquierdo 15.46 m y del estribo

derecho 33.53 m de profundidad.

RECOMENDACIONES.

Se recomienda una protección del cauce debido al giro del cauce antecedente al

puente actual que tiende generar socavación en la sección de contracción.

Se recomienda alinear el flujo con aproximación a la entrada del puente. Evitando

así esfuerzo en los estribos.

Se recomienda una protección de zampeado debido a la velocidad que presenta y

tiende generar socavación.



Se recomienda conformación de cauce de 30m del ancho del puente y 20 aguas

arriba y 20 m aguas abajo, para mejorar la sección hidráulica del puente.



ANEXO 4

Informe Vial.

f) Diseño geométrico de los accesos al puente El Kiway.

Basados en las normas de diseños para carretera y tomando en cuenta la importancia del

cuido del medio ambiente, así como los costos que implica la construcción o reconstrucción

de obras de drenaje mayor y la importancia que éstos tienen para la sociedad, se plantean

los siguientes objetivos:

Objetivos establecidos para el proyecto

Aplicar de manera correcta las Normas de diseño para carretera usadas en Nicaragua,

ASSHTO 2011 (Green Book)

Con la materialización de este Proyecto se pretende fundamentalmente promover el

desarrollo económico de la zona con la reconstrucción del puente vehicular y los

accesos al mismo.

Conservar en todo lo posible el medio ambiente existente en el entorno de la zona y

corredor del Proyecto.

Conservar en todo lo posible la trayectoria de la geometría Plani-altimétrica

existente.

Procurar en todo lo posible, evitar la proyección de obras de movimiento de tierra

de grandes magnitudes (excavaciones y/o terraplenes) que conlleven a generar una

deformación notoria en el aspecto paisajístico y en el medio ambiente en general.



Reutilizar la estructura existente para minimizar los costos y aprovechar la

estructura que se encuentre en condiciones óptimas para su buen funcionamiento.

Metodología de diseño

Para la realización del diseño vial, se realiza actividades en campo como trabajo de

gabinete, siendo estas las siguientes:

1. Se realizó trabajo levantamiento topográfico, con el cual se obtiene la

descripción gráfica del lugar en donde se emplazará la obra.

2. Posteriormente se realizó una visita de campo y así ampliar la información

del lugar.

3. Luego se determinan los criterios básicos de diseño basados en las normas

los cuales se reflejan en la siguiente tabla:

Descripción / Parámetros. Unidad. Valores.

Ancho del Derecho de Vía. m 20m

Clasificación del tipo de carretera. - Colectora

Secundaria

Rural Velocidad de Diseño. (Vd. ) KPH. 40.0

Velocidad de Ruedo. (Vr) KPH. 40.0

Coeficiente de Fricción lateral. (f). S/D. 0.21

Sobre elevación ó Peralte máx. (e). % 8.0

Radio Mínimo de curvatura. (Rm). m 40.6

Grado máximo de curvatura grados 27º67’’

Sobreancho máximo m Calculado



Pendiente transversal ó Bombeo (B). % 3.0

Carga de Diseño. S / N HS-20-44+25%.

Tipo de Vehículo del Proyecto. S / N BUS

Distancia entre ejes. m 9.40

Ancho de carril de rodamiento m 3.40

Ancho de corona m 8.0

Ancho de Cuneta. m 1.50

Distancia de Visibilidad de Parada (40.kph) m 50

Distancia de Visibilidad de Rebase (40.kph) m 270

Tipo de Pavimento A definirse

CONCLUSION

Para el presente informe se establecieron los criterios mínimos para diseño de obras de

drenaje mayor para garantizar un buen acoplamiento de diseño viejo con la nueva

propuesta, con la finalidad de adaptar las condiciones actuales a la nueva propuesta de

diseño y así asegurar un funcionamiento óptimo de la estructura.

Se adaptó el diseño a la estructura existente ampliando la vía a dos carriles de 3.6m cada

lado, reajustando el eje nuevo con el eje existente.

Durante el desarrollo del mismo se han abordados los objetivos antes planteados

resumiendo lo siguiente:

Se utilizó y aplicó de manera correcta los criterios de diseños establecidos en las

normas ASSHTO y el manual de diseño centroamericano (SIECA), así como la

aplicación de las especificaciones generales para la construcción de caminos,

calles y puentes.



Con el diseño para la ampliación de esta obra se garantiza un mejor

funcionamiento a la carretera, permitiendo una mejor fluidez en el tráfico

transitado en esa zona.

El nuevo diseño se adapta a las condiciones actuales de la vía para evitar

cambios considerables y disminuyendo costos para su construcción.

El diseño es amigable con el medio ambiente.

La pendiente longitudinal cumple con el mínimo requerido en normas.

Los volúmenes de movimiento de tierra permiten son bastantes moderados y se

adecuan tanto a la estructura existente como a la estructura nueva a incorporar a

la obra.



RECOMENDACIONES

Partiendo de la característica y criterios bajos los cuáles se están diseñando la rehabilitación

del puente, se debe garantizar un buen desarrollo técnico, económico y social para

optimizar el buen funcionamiento del mismo por lo tanto se debe tomar en cuenta lo

siguiente:

Realizar un mantenimiento más periódico el cual permita recrear el bombeo de la

vía para evitar deterioro de la misma.

Utilizar materiales que permitan la adherencia del material viejo con el nuevo para

dar garantía de durabilidad a la obra.

Tomar las medidas necesarias a la hora de la construcción de la nueva estructura

para evitar el deterioro de lo existente, es decir, en caso de remover estructura

existente para facilitar y acoplar mejor la nueva estructura, realizar las actividades

con sumo cuidado procurando no debilitar innecesariamente la estructura existente.

Documents

FACULTAD DE CIENCIAS E INGENIERIA DEPARTAMENTO ...superestructura del puente el Kìway, para la cual se propuso un puente tipo viga-losa de concreto reforzado con dos vías de circulación